Predace semen - Seed predation

Predace semen , často označované jako granivory , je typ interakce rostlina-zvířat, které granivores ( seed predátoři ) krmiva na semena z rostlin, jako hlavní nebo výhradní zdroj potravy, v mnoha případech opouštějících semena poškozen a není životaschopný. Živočichové se nacházejí v mnoha rodinách obratlovců (zejména savců a ptáků ) i bezobratlých (hlavně hmyzu ); predace semen se tedy vyskytuje prakticky ve všech pozemských ekosystémech. Predace semen se běžně dělí na dvě výrazné časové kategorie, preddisperzní a postdisperzní predaci, které ovlivňují zdatnost rodičovské rostliny a rozptýleného potomstva (semene). Zmírnění predace před a po disperzi může zahrnovat různé strategie. Aby se zabránilo predaci semen, vyvinuly rostliny jak fyzickou obranu (např. Tvar a houževnatost obalu osiva), tak chemickou obranu ( sekundární sloučeniny, jako jsou třísloviny a alkaloidy ). Jak se však u rostlin vyvinula obranyschopnost semen, dravci semen se přizpůsobili obraně rostlin (např. Schopnost detoxikovat chemické sloučeniny). Z tohoto dynamického vztahu tedy plyne mnoho zajímavých příkladů koevoluce .

Semena a jejich obrana

Semena rostlin jsou důležitým zdrojem výživy zvířat ve většině ekosystémů. Semena obsahují orgány pro uchovávání potravin (např. Endosperm ), které poskytují živiny vyvíjejícímu se rostlinnému embryu ( kotyledonu ). Díky tomu jsou semena atraktivním zdrojem potravy pro zvířata, protože jsou vysoce koncentrovaným a lokalizovaným zdrojem živin ve vztahu k ostatním částem rostlin.

Semena mnoha rostlin si vyvinuly různé obranné prostředky, aby odradily predaci . Semena jsou často obsažena uvnitř ochranných struktur nebo ovocné dužiny, která zapouzdřují semena, dokud nejsou zralá. Mezi další fyzické obrany patří trny, chlupy, vláknité pláště semen a tvrdý endosperm. Semena, zejména v suchých oblastech, mohou mít slizovitou vrstvu semen, která může lepit půdu na osivo a skrývat ji před granivory.

Z některých semen vyvinuly silné chemické sloučeniny proti býložravcům. Na rozdíl od fyzické obrany brání obrana proti osivům spotřebu pomocí chemikálií, které jsou toxické nebo nechutné pro granivory nebo které brání stravitelnosti osiva. Mezi tyto chemikálie patří toxické neproteinové aminokyseliny , kyanogenní glykosidy , inhibitory proteázy a amylázy a fytohemaglutininy . Rostliny mohou čelit kompromisům mezi alokací na obranu a velikostí a počtem vyprodukovaných semen.

Rostliny mohou snížit závažnost predace semen tím, že semena budou prostorově nebo časově vzácná pro granivory. Rozptýlení semen od mateřské rostliny se předpokládá, aby se snížila závažnost predace semen. Osivo je příkladem toho, jak jsou populace rostlin schopny dočasně regulovat závažnost predace semen. Masting se týká soustředěného množství produkce osiva, po kterém následuje období nedostatku. Tato strategie má potenciál regulovat velikost populace dravých semen.

Predace semen vs. rozptýlení semen

Adaptace na obranu semen před predací mohou ovlivnit schopnost semen klíčit a rozptýlit se. Adaptace proti predátorům se tedy často objevují v sadě adaptací pro konkrétní historii života semen. Rostliny chilli například selektivně odstraňují predátory semen savců a houby pomocí kapsaicinu , který neodrazuje dispergátory ptačích semen, protože receptory ptačí chuti se neváží na kapsaicin . Semena chilli zase mají vyšší přežití, pokud projdou ptačím žaludkem, než když spadnou na zem.

Před a po rozptýlení

Predace semene může nastat před i po rozptýlení semen.

Před disperzí

Predidisperzní predace semen probíhá, když jsou semena odstraněna z mateřské rostliny před dispergací, a nejčastěji byla hlášena u bezobratlých, ptáků a hlodavců, kteří stříhají plody přímo ze stromů a bylin. Predátorská disperze semene nastává, jakmile jsou semena uvolněna z mateřské rostliny. Ptáci, hlodavci a mravenci patří k nejrozšířenějším postdisperzním predátorům semen. Kromě toho může postdisperzní predace semen probíhat ve dvou kontrastních fázích: predace na „semenném dešti“ a predace na „semenné bance“. Zatímco predace na semenný déšť nastává, když se zvířata živí uvolněnými semeny obvykle v jedné rovině s povrchem země, predace na semenném břehu probíhá poté, co byla semena zapracována hluboko do půdy. Přesto existují důležití predisperzní predátoři obratlovců, zejména ptáci a drobní savci.

Post-rozptýlení

Predace semen po rozptýlení je extrémně běžná prakticky ve všech ekosystémech. Vzhledem k heterogenitě v obou typech zdrojů (semena z různých druhů), kvalitě (semena různého stáří a/nebo různého stavu integrity nebo rozkladu) a umístění (semena jsou rozptýlena a skryta v prostředí), většina post-disperzních predátorů má generalist zvyky. Tito dravci patří k různorodému spektru zvířat, jako jsou mravenci, brouci, krabi, ryby, hlodavci a ptáci. Sestava predátorů semen po rozptýlení se mezi ekosystémy značně liší. Dispergované semeno je první nezávislou životní fází rostliny, takže predace disperzního semene je první potenciální událostí úmrtnosti a jednou z prvních biotických interakcí v životním cyklu rostliny.

Rozdíly

Běžná je predace i disperze semene. Pre-disperzní predátoři se liší od post-disperzních predátorů v tom, že jsou to nejčastěji specialisté, přizpůsobení klastrovaným zdrojům (v závodě). K lokalizaci semen používají specifické podněty, jako je chemie rostlin (těkavé sloučeniny), barva a velikost, a jejich krátké životní cykly často odpovídají produkci semen hostitelskou rostlinou. Skupiny hmyzu obsahující mnoho preddisperzních predátorů semen jsou Coleoptera , Hemiptera , Hymenoptera a Lepidoptera .

Účinky na demografii rostlin

Složitý vztah mezi predací semen a demografií rostlin je důležitým tématem interaktivních studií rostlin a zvířat. Struktura a velikost populace rostlin v průběhu času je úzce spojena s účinností, s jakou predátoři semen nacházejí, konzumují a dispergují semena. V mnoha případech tento vztah závisí na typu dravce osiva (specialista vs. generalista) nebo konkrétním prostředí, ve kterém k interakci dochází. Role predace osiva v demografii rostlin může být buď škodlivá, nebo v konkrétních případech skutečně prospěšná pro populace rostlin.

Model Janzen-Connell se zabývá tím, jak hustota osiva a přežití reagují na vzdálenost od rodičovského stromu a rozdílné míry predace osiva. Hustota osiva se předpokládá, že se sníží, jak se vzdálenost od rodičovského stromu zvyšuje. Tam, kde jsou semena nejhojnější pod mateřským stromem, se předpovídá predace semen na nejvyšší úrovni. Jak se vzdálenost od mateřského stromu zvyšuje, předpovídá se, že s rostoucím přežitím osiva se snižuje počet semen a tím i predace semen.

Míra, do jaké predace osiva ovlivňuje populace rostlin, se může lišit podle toho, zda je druh rostliny omezen na bezpečné místo nebo omezen na osivo. Pokud je populace na bezpečném místě omezená, je pravděpodobné, že predace osiva bude mít malý dopad na úspěch populace. V populacích omezených na bezpečné místo se zvýšený počet semen nepromítá do zvýšeného náboru sazenic. Pokud je však populace omezena na osivo, predace osiva má větší šanci negativně ovlivnit populaci rostlin snížením náboru sazenic. Maron a Simms našli jak populace omezené na bezpečné místo, tak populace omezené na osivo v závislosti na stanovišti, ve kterém probíhala predace semen. V dunových biotopech predátoři semen (jelení myši) omezovali nábor sazenic v populaci, což negativně ovlivňovalo populaci. Na stanovištích travních porostů však dravec osiva měl malý vliv na populaci rostlin, protože byl omezen na bezpečné místo.

V mnoha případech dravci semen podporují populace rostlin dispergováním semen mimo mateřskou rostlinu, což ve skutečnosti podporuje tok genů mezi populacemi. Ostatní dravci semen sbírají semena a poté je ukládají nebo ukládají do mezipaměti pro pozdější spotřebu. V případě, že dravec osiva nedokáže najít zakopané nebo skryté semeno, existuje šance, že později vyklíčí a poroste, což podpoří rozptýlení druhů. Obecní (obratlovci) predátoři osiva mohou rostlině pomoci i jinými nepřímými způsoby, například navozením kontroly shora dolů na predátory semen specifických pro hostitele (nazývané „intra-guild predation“) a jako takové negující efekty typu Janzen-Connell a takže prospívá rostlině v konkurenci s jinými druhy rostlin.

Viz také

• Systémy spotřebitelských zdrojů
• Predace vajec
• Kombajn mravenec
• Bylinné zboží
• Rozptýlení semen

Reference

Další čtení

• Alexander, HM; Cummings, CL; Kahn, L .; Sníh, AA (2001). „Variace velikosti osiva a predace semen produkovaných planě rostoucími slunečnicemi a planě rostoucími rostlinami“ . American Journal of Botany . 88 (4): 623–627. doi : 10,2307/2657061 . JSTOR  2657061 . PMID  11302847 . S2CID  25202784 .
• Andersen, AN (1989). „Jak důležité je predace osiva pro nábor ve stabilních populacích trvalých trvalek?“. Oecologia . 81 (3): 310–315. Bibcode : 1989Oecol..81..310A . doi : 10,1007/bf00377076 . PMID  28311181 . S2CID  38556236 .
• Berenbaum, MR; Zangerl, AR. (1998). „Shoda chemického fenotypu mezi rostlinou a jejím hmyzožravým býložravcem“ . Sborník Národní akademie věd . 95 (23): 13743–13784. Bibcode : 1998PNAS ... 9513743B . doi : 10,1073/pnas.95.23.13743 . PMC  24890 . PMID  9811871 .
• Brown, JH; Heske, EJ (1990). „Kontrola přechodu mezi pouští a pastvinami pomocí cechu hlodavců“ . Věda . 250 (4988): 1705–1707. Bibcode : 1990Sci ... 250.1705B . doi : 10,1126/věda.250.4988.1705 . PMID  17734708 . S2CID  33357407 .
• Brown, JH; Reichman, OJ; Davidson, DW (1979). „Granivory v pouštních ekosystémech“. Výroční přehled ekologie a systematiky . 10 : 201–227. doi : 10,1146/annurev.es.10.110179.001221 .
• Davidson, DW (1993). „Účinky bylinožravosti a granivory na dědictví pozemských rostlin“. Oikos . 68 (1): 23–35. doi : 10,2307/3545305 . JSTOR  3545305 .
• Davidson, DW; Brown, JH; Inouye, RS (1980). „Konkurence a struktura komunit Granivore“ . BioScience . 30 (4): 233–238. doi : 10,2307/1307877 . JSTOR  1307877 . S2CID  53579517 .
• Diaz, M .; Telleria, JL (1996). „Granivorní ptáci ve stabilním a izolovaném otevřeném prostředí v amazonském deštném pralese“ . Journal of Tropical Ecology . 12 (3): 419–425. doi : 10,1017/s0266467400009615 . S2CID  85301240 .
• Figueroa, JA; Muñoz, AA; Mella, JE; Arroyo, MTK (2002). „Predace semen před a po disperzi v horském sklerofilním lese středomořského typu v centrálním Chile“. Australian Journal of Botany . 50 (2): 183–195. doi : 10,1071/bt01003 .
• Lundgren, J; Rosentrater, K (2007). „Síla semen a jejich ničení granivorním hmyzem“. Interakce členovců a rostlin . 1 (2): 93–99. doi : 10,1007/s11829-007-9008-1 . S2CID  6410974 .
• Mareš, MA; Rosenzweig, ML (1978). „Granivory v severních a jihoamerických pouštích: hlodavci, ptáci a mravenci“. Ekologie . 59 (2): 235–241. doi : 10,2307/1936368 . JSTOR  1936368 .
• Oliveras, J .; Gomez, C .; Bas, M .; Espadaler, X. (2008). „Mechanická obrana v semenech, aby se zabránilo predaci ze strany Granivorous mravence“. Naturwissenschaften . 95 (6): 501–506. Bibcode : 2008NW ..... 95..501O . doi : 10,1007/s00114-008-0349-0 . PMID  18288470 . S2CID  676214 .
• Sallabanks, R .; Courtney, SP (1992). „Interakce s Frugivory, Seed Predation a Hmyz- obratlovci“. Výroční revize entomologie . 37 : 337–400. doi : 10,1146/annurev.en.37.010192.002113 . PMID  1539939 .
• Smith, CC (1970). „Souběžná evoluce borovic (Tamiasciurus) a jehličnanů“. Ekologické monografie . 40 (3): 349–371. doi : 10,2307/1942287 . JSTOR  1942287 .
• Vander Wall, SB; Kuhn, KM; Beck, MJ (2005). „Odstranění semen, predace semen a sekundární rozptýlení“. Ekologie . 86 (3): 801–806. doi : 10,1890/04-0847 .