Otçulluğa karşı savunma,
Otçulluğa karşı savunma, yenilmekten kaçınmak için bitki savunmalarını tanımlar. Otçulların etkisini azaltarak bitkilerin hayatta kalmasını ve üremesini iyileştiren birçok adaptasyon vardır.
Birçok bitki, otçulların davranışlarını, büyümelerini veya hayatta kalmalarını değiştiren kimyasallar üretir. Bu kimyasal savunmalar, otçullar için kovucu veya toksin görevi görebilir veya bitkinin sindirilebilirliğini azaltabilir. Hiperakümülatör olarak bilinen bazı bitkiler, hayvanlar için toksik olan ağır metalleri depolamada uzmanlaşmıştır.
Bazı bitkiler, otçulların doğal düşmanlarının varlığını teşvik eder ve bu da bitkiyi korur. Bazı bitkiler, bitkiyi güçlü bir şekilde savunan karıncalar için bir yuva sağlar.
Bitkiler tarafından kullanılan diğer savunma stratejileri arasında otçullardan zamanında veya yerinde kaçmak veya kaçınmak yer alır. Bitkilerin otçullar tarafından kolayca bulunamayacağı veya ulaşılamayacağı yerlerde yetişebilirler. Otçulların etrafta olmadığı zamanlarda büyüyebilirler. Otçullar gerekli olmayan kısımlara yönelebilir veya bir bitki otçulluğun neden olduğu hasardan kurtulabilir.
Her bir savunma türü ya yapısal (bitkide her zaman mevcut) ya da uyarılmış (herbivorların neden olduğu hasar veya strese tepki olarak üretilir) olabilir. Bitkiler hasara tepki verebilir ve verirler.
Tarihsel olarak böcekler, özellikle de böcek larvaları en önemli otçullar olmuştur. Kara bitkilerinin evrimi, böceklerin evrimi ile yakından ilişkilidir. Çoğu bitki savunması böceklere karşı olsa da, kuşlar ve memeliler gibi omurgalı otçulları hedef alan başka savunmalar da evrimleşmiştir.
Otçulluğa karşı bitki savunmalarının incelenmesi, sadece evrimsel bir bakış açısından değil, aynı zamanda bu savunmaların insan ve hayvan besin kaynakları da dahil olmak üzere tarımda kullanılabileceği için önemlidir.
Zehirli sarmaşık, bitkiyi otçullardan korumak için urushiol üretir. İnsanlarda bu kimyasal alerjik bir deri döküntüsü oluşturur.
Yüksükotu, kardiyak ve steroidal glikozitler gibi çeşitli ölümcül kimyasallar üretir. Bunu yemek bulantı, kusma, halüsinasyon, konvülsiyon veya ölüme neden olabilir.
Spesifik kimyasal savunmalar
Bitki kimyasalları böcekleri etkileyecek şekilde evrimleşmiştir. Bu biyokimyasal yollardan bazıları insanlar da dahil olmak üzere omurgalılarda da mevcuttur. Birçok ilaç, bitkilerin kendilerini otçullardan korumak için kullandıkları kimyasallardan elde edilir. Bunlara örnek olarak afyon, aspirin, kokain ve atropin verilebilir.
Pirolizidin alkaloidleri bitkiler tarafından böcek herbivorlarına karşı bir savunma mekanizması olarak üretilir. 6.000'den fazla bitkide 660'tan fazla PA ve PA N-oksit tanımlanmıştır. Bunların yaklaşık yarısı hepatotoksisite gösterir, yani karaciğer fonksiyonlarına saldırırlar.
Savunma özelliklerinin evrimi
En eski kara bitkileri yaklaşık 450 milyon yıl önce (mya) Ordovisyen döneminde su bitkilerinden evrimleşmiştir. Bu ilk kara bitkilerinin damar dokusu yoktu ve üremeleri için serbest suya ihtiyaçları vardı. Damarlı bitkiler daha sonra ortaya çıkmış ve çeşitlenmeleri Devoniyen döneminde (yaklaşık 400 mya) başlamıştır. Dokularından buharlaşmayı azaltmak için koruyucu kaplamalar gibi adaptasyonları vardı.
Bu kuru koşullarda damarlı bitkilerin üremesi ve yayılması, özelleşmiş tohum yapılarının evrimleşmesiyle sağlanmıştır. Kretase döneminde çiçekli bitkilerin (angiospermler) çeşitlenmesi, böceklerdeki ani türleşme patlamasıyla ilişkilidir. Böceklerin bu çeşitlenmesi, bitki evriminde önemli bir seçici gücü temsil etmiş ve savunma adaptasyonlarına sahip bitkilerin seçilmesine yol açmıştır. İlk böcek otçulları bitkileri ısırır veya çiğnerdi; ancak damarlı bitkilerin evrimi, özsu emme, yaprak madenciliği, safra oluşturma ve nektarla beslenme gibi diğer otçul biçimlerinin birlikte evrimleşmesine yol açmıştır.
Otçulların kayıtları
Jeolojik zamandaki otçulluğa ilişkin anlayışımız üç kaynaktan gelmektedir:
- Savunma kanıtlarını (dikenler gibi) veya otçulluğa bağlı hasarı koruyabilen fosilleşmiş bitkiler;
- fosilleşmiş koprolit (hayvan dışkısı) içinde bitki kalıntılarının gözlemlenmesi; ve
- otçul ağız parçalarının yapımı.
Uzun zamandır Mezozoik döneme ait bir olgu olduğu düşünülen otçulluğun kanıtları, bunu gösterebilecek fosiller bulunur bulunmaz ortaya çıkmıştır. Silüryen'in sonlarına doğru, 420 mya civarında ilk sporangia ve gövde fosillerinin bulunmasından sonraki 20 milyon yıldan kısa bir süre içinde, bunların yenildiğine dair kanıtlar vardır. Hayvanlar erken Devoniyen bitkilerinin sporlarıyla beslenmiştir ve Rhynie çörtleri de organizmaların "del ve em" tekniğini kullanarak bitkilerle beslendiğine dair kanıtlar sunmaktadır. Bu döneme ait birçok bitki, savunma amaçlı bir role sahip olabilecek omurga benzeri büyümelerle korunmuştur.
Bunu takip eden 75 milyon yıl boyunca bitkiler köklerden tohumlara kadar bir dizi daha karmaşık organ geliştirdi. Her bir organın evrimleşmesi ile beslenmesi arasında 50 ila 100 milyon yıllık bir boşluk vardı. Delikten beslenme ve iskeletleşme Permiyen'in başlarında kaydedilmiş, yüzeyden sıvı beslenmesi ise bu dönemin sonunda gelişmiştir.
Birlikte Evrim
Otçullar besin için bitkilere bağımlıdır ve birçok bitki savunmasının evrimine rağmen bu besini elde etmek için mekanizmalar geliştirmişlerdir. Otçulların bitki savunmasına adaptasyonları saldırgan özelliklere benzetilmektedir. Bunlar, konakçı bitkinin daha fazla beslenmesini ve kullanılmasını sağlayan adaptasyonlardır. Otçullar ve konukçu bitkileri arasındaki ilişkiler genellikle birlikte evrim olarak adlandırılan karşılıklı evrimsel değişimle sonuçlanır.
Bir otçul yediği zaman, yeterli savunma tepkisi vermeyen bitkileri yer. Bu da savunma yapabilen bitkiler için bir fırsat yaratır. Böylece savunmaya sahip bitkiler daha yaygın hale gelir. Bu ilişkinin özgüllük (her bir özelliğin evriminin diğerine bağlı olduğu) ve karşılıklılık (her iki özelliğin de evrimleştiği) gösterdiği durumlarda, türlerin birlikte evrimleştiği düşünülmektedir.
Birlikte evrim için "kaçış ve yayılma" mekanizması, otçullar ve onların konakçı bitkilerindeki adaptasyonların türleşmenin arkasındaki itici güç olduğu fikridir. Bu adaptasyonlar, angiospermler çağında böcek türlerinin yayılmasında rol oynamıştır. Bazı otçullar, bu kimyasalları tutarak (saklayarak) ve kendilerini avcılardan korumak için kullanarak, bitki savunmalarını kendi yararlarına kullanmanın yollarını geliştirmişlerdir.
Bitki evriminin zaman çizelgesi ve farklı böcek otçulluğu modlarının başlangıcı
Böcek hasarlı Viburnum lesquereuxii yaprağı; Ellsworth County, Kansas'taki Dakota Kumtaşı (Kretase). Ölçek çubuğu 10 mm'dir.
Beslenmeden önce Calotropis'in savunma kimyasallarını engellemek için bir hendek oluşturan düz bir kaplan tırtılı Danaus chrysippus
Bitkilerin de hayvanlara ihtiyacı vardır
Yapraklarını böylesine güçlü bir şekilde savunan bitkilerin çoğu yine de hayvanlara ihtiyaç duyar. Tropikal ova yağmur ormanlarındaki çiçekli bitkilerin %98'i tozlaşma ve tohum dağıtımı için hayvanlara ihtiyaç duyar.
Sorular ve Yanıtlar
S: Otçulluğa karşı savunma nedir?
C: Otçulluğa karşı savunma, otçullar tarafından yenmenin etkisini azaltmak için bitkiler tarafından kullanılan bir dizi adaptasyondur.
S: Bitkiler kendilerini otçullara karşı nasıl savunur?
C: Bitkiler kendilerini otçullardan korumak için kovucu veya toksin görevi gören kimyasallar üretmek, hayvanlar için toksik olan ağır metalleri depolamak, otçulların doğal düşmanlarının varlığını teşvik etmek, bitkiyi güçlü bir şekilde savunan karıncalara yuva sağlamak ve otçullardan zaman veya mekan olarak kaçmak veya kaçınmak gibi çeşitli stratejiler kullanabilir.
S: Bu savunmalar bitkide her zaman mevcut mudur?
C: Hayır, bu savunmalar ya yapısal (bitkide her zaman mevcut) ya da uyarılmış (otçulların neden olduğu hasar veya strese tepki olarak üretilen) olabilir.
S: Bitki savunmalarıyla tipik olarak ne tür hayvanlar ilişkilidir?
C: Tarihsel olarak, bitki savunması söz konusu olduğunda böcekler en önemli unsur olmuştur. Kara bitkilerinin evrimi böceklerin evrimi ile yakından ilişkilidir.
S: Omurgalı otçulları hedef alan savunmalar var mı?
C: Evet, kuşlar ve memeliler gibi omurgalı otçulları hedef alan bazı savunma stratejileri evrimleşmiştir.
S: Bitki savunmalarını incelemek neden önemlidir?
C: Otçulluğa karşı bitki savunmalarını incelemek sadece evrimsel açıdan değil, aynı zamanda bu savunmaların tarımda insan ve hayvan besin kaynakları için kullanılabilmesi açısından da önemlidir.
