Od časů Charlese Darwina vědci marně usilovali o objasnění mechanismu jímž dokáže masožravá mucholapka podivná (Dionaea muscipula) sklapnout svoji smrtonosnou past za pouhou desetinu sekundy. Jde o nejrychlejší pohyb, jaký byl kdy zaznamenán v rostlinné říši. Podařilo se jim to teprve počátkem letošního roku.
„Pohyby rostlin jsou vesměs pomalé a i v tom se rostliny liší od živočichů. Dnes už víme, že některé jejich pohyby jsou řízeny přemísťováním tekutin mezi buňkami a zvyšováním napětí v jednotlivých částech rostliny,“ říká vedoucí výzkumného týmu z Harvardské univerzity v USA Lakshminarayanan Mahadevan, matematik, který se specializuje na mechaniku.
Nejrychlejší past na světě
S výzkumem neuvěřitelně rychlých pohybů mucholapky začal Mahadevan se svými spolupracovníky při pobytu na anglické univerzitě v Cambridge v roce 2003. Jak už to u některých objevů bývá, na začátku objevu stála náhoda. Vědci totiž dostali přidělenu pracovnu, ve které stál na okně květináč právě s mucholapkou podivnou. Fascinovaně pozorovali bleskurychlé pohyby drobné květinky a pak už byl jen krůček k tomu, pustit se do seriózního výzkumu. Začali tím, že na ostny tvořící pro hmyz smrtelnou past nanesli tečky svítící barvy a pohyb snímkovali vysokorychlostní kamerou, studovali funkci jednotlivých buněk pod mikroskopem a vše zaznamenávali na video. Tak se jim podařilo složit dohromady průběh celé akční scény.
Nejdříve se buňky na vnější ploše každého listu prodlužují. Jakmile hmyz přistane v otevřené pasti, jemné senzory v ostnatých chloupcích nastartují přečerpávání tekutiny z vnitřních do vnějších buněk. Vnitřní buňky se nemění, ale ve vnějších postupně narůstá obrovské mechanické napětí. Velkou roli přitom hraje zakřivený tvar listu, který se napíná jako tětiva luku. Celý proces trvá necelou sekundu. Jakmile napětí dosáhne kritického bodu, lístek se náhle smrští a past bleskurychle sklapne. Záznam celého procesu považují vědci za nejneobvyklejší demonstraci mechanické nestálosti u rostlin.
„Na podobných principech funguje například i známé vystřelování semínek u netýkavky,“ říká Mahadevan. Vědci zabývající se mechanikou už mají dnes plány, jak využít nově objevených vlastností rostlin v nových technologiích, například při výrobě senzorů nového typu, nebo mikroskopických ventilových mechanismů pro čerpací jednotky, které by mohly fungovat uvnitř lidského těla.
Loví, aby přežily
Pěstování a studium masožravých rostlin získává ve světě stále větší oblibu. Nadšenci jsou fascinování různorodostí nástrah a vynalézavostí rostlin, které dokážou vybudovat ty nejrafinovanější pasti a pastičky na ulovení hmyzu a drobných živočichů. Mucholapka podivná byla jednou z prvních masožravých rostlin, kterou botanici podrobně popsali už v roce 1769 a o století později o ní Charles Darwin, fascinovaný jejími rychlými pohyby prohlásil, že jde o jeden z nejbáječnějších rostlinných mechanismů na světě.
Od tropických bažin po náhorní močály a rašeliniště bylo již popsáno na 500 druhů masožravých rostlin, které dokážou pomocí specializovaných mechanismů přilákat, zachytit a strávit drobné živočišné formy. Některé z nich rostou na stromech, jiné v močálech, pod vodou, ale jejich typickým znakem je, že se vyskytují ponejvíce v půdách velmi chudých na živiny, zejména dusičnany a fosfáty. Nejspíše proto si našly náhradní způsob výživy, jenž jim z ulovených živočichů zajišťuje stálý přísun bílkovin, nutných pro proces fotosyntézy a produkci cukrů a škrobů.
Nástrahy dravců
Masožravé rostliny jsou skutečnými dravci botanické říše a v zásadě je můžeme rozdělit na dvě základní skupiny. První z nich tvoří nástrahy pasivní, což znamená, že rostlina využívá k lapání hmyzu nemechanických prostředků, především různých druhů lepkavých výměšků, v nichž hmyz uvízne. Patří sem například rostliny rodů Drosery, Drosophylum, Byblis, Sarracenia a další.
Druhou početnou skupinu tvoří pasti aktivní, tedy takové, které se při lapání kořisti aktivně pohybují a to často velmi rychle, v rozmezí maximálně několika sekund. Sem patří právě rod Dionaea, Utricularia, či Aldrovanda.
Je však třeba upozornit, že pohyby zaznamenáváme i u pasivních pastí, ale nesrovnatelně pomalejší. Je to například pomalé svinování listů u rosnatek či tučnic, nicméně zde nejde o pohyby zaměřené na lapení kořisti, ale jen za účelem zvětšení dotykové plochy mezi plochou listu a kořistí, aby tak bylo zabezpečeno lepší trávení. Některé rosnatky, jako například Drosera capensis tak dokážou ovinout listem celou kořist.
Můžeme rozlišit 5 základních druhů pastí:
1. Past adhezní – jejím základním principem je lepkavost a přilnavost listů, na které se kořist přilepí. Lepkavý sliz produkují chlupy, zvané tentakule
2. Past mechanická – vzniká přeměnou listové čepele, která se rozdělí na dvě poloviny, spojené pružným mechanismem. Při podnětu, způsobeném pohybem hmyzu se obě poloviny listu bleskurychle sevřou a oběť uvězní.
3. Past podtlaková – najdeme ji např. u bublinatek. Tvoří ji několikamilimetrový měchýřek se záklopkou. Při jeho podráždění kořistí se záklopka otevře a podtlakem uvnitř měchýřku je oběť nasáta dovnitř.
4. Past gravitační – působí velmi prostě. Rostliny mají většinou dlouhý trubkovitý kalich, jako například láčky, do kterého přilákaný hmyz sklouzne a cestu zpět mu zamezí buď lepkavé výměšky uvnitř nebo je uvězněn uzavřením záklopky.
5. Past detentivní – je velice chytrá a připomíná rybářské vrše konstruované lidmi. Vnitřní část rostlinného kalichu, připomínajícího chodbu, je pokryta hustými chloupky, orientovanými jedním směrem – dovnitř. Kořisti se tak leze do pasti velmi snadno, ale pohybu zpět, tedy úniku už chloupky zabrání.
Nejznámější druhy masožravých rostlin
Rosnatky najdeme všude
Rosnatky (Drosera) najdeme prakticky na všech světadílech, vyjma Antarktidy. Známe jich na 130 druhů a nejvíce jich bylo nalezeno v Austrálii. Rosnatky jsou typické představitelky masožravek využívajících pasivních pastí. Druhová bohatost rodu nepřímo předurčuje množství a charakter biotopů, které rosnatky osidlují. U nás jsou to především rašelinné mokřady, v mírném pásmu pak slatiniště a v tropických oblastech podmáčené savany a rovněž horská prameniště a lesy. V Austrálii to však jsou i různá vysychající stanoviště. Naším domácím druhem je rosnatka okrouhlolistá (Drosera rotundifolia). Kořist lákají rosnatky na červeně zbarvené lepkavé chloupky tentakule. Lep je velmi agresivní a hustý, takže kořisti zalepí dýchací otvory a ta se pak udusí. Z listu pak začne rosnatka vylučovat trávicí enzymy, které oběť dokonale rozloží.
Vodní dravci aldrovandky
Jde o typického zástupce vodních masožravých rostlin. Rostliny pojmenované podle indického přírodovědce Aldrovandiho (Aldrovanda vesiculosa) se vyskytovaly i u nás v okolí Českého Těšína, ale z těchto lokalit již vymizely. Aldrovandky se vznášejí volně na hladině. Jsou poměrně velké (dosahují až dvaceti centimetrů), přičemž jejich asi půl centimetrové pasti připomínají čelisti mucholapky podivné a dokážou stejně rychle sklapnout za kořistí. Jejich oběťmi jsou především drobní vodní živočichové jako perloočky, buchanky apod. Rostou jen v mělkých vodách a na zimu klesají ke dnu. Zjara opět vystoupají k hladině a začnou svoji novou lovnou sezónu.
Láčkovky, obři mezi masožravkami
Láčkovky (Nepenthes) jsou svým výskytem vázány na oblasti tropických deštných a mlžných lesů až do nadmořské výšky přes 3000 metrů. Láčkovky patří k nejatraktivnějším masožravkám, zejména díky svému mohutnému vzrůstu. Většina druhů roste jako pnoucí či liánovité rostliny, dosahující až dvacetimetrové délky. U starších jedinců stonky dřevnatí. Fascinující jsou zejména obrovské pasti láčkovek, které například u druhu Nephentes rajah dosahují objemu až dvou litrů. Konvice jsou opatřeny na horní straně chytrým víčkem, které při dešti zamezí naředění trávicích tekutin vodou. Láčkovky jsou právem považovány za královny masožravých rostlin, protože v jejich pastech byly nalezeny kostry a zbytky drobných obratlovců, myší, žab, ptáků a dalších živočichů. Samotnou pastí je velká láčka, zvláštní konvice, naplněná trávicí tekutinou. Tělo kořisti se tak během několika dnů rozloží na jednodušší sloučeniny, které jsou pak vstřebávány stěnami láčky.
Špirlice lákají barvou a vůní
Špirlice (Sarracenia) jsou vytrvalé masožravé rostliny, jež se nedají přehlédnout zejména díky svým výrazně zbarveným květům a omamné vůni, kterou vydávají. Jejich kořenový systém je zakrnělý, protože většinu živin čerpají ze svých obětí. Past, podobně jako u láčkovek tvoří zvláštním způsobem přetvořený list, dovolující lapat velká množství hmyzu. Špirlice patří k nejúspěšnějším lovcům zejména díky vnitřnímu uspořádání pasti. Jejich konvice je totiž zevnitř pokryta mikroskopickými voskovými šupinkami, po kterých hmyz sklouzne dovnitř
Masožravky jsou chytré
O „chytrosti“ masožravých rostlin se vyprávějí celé legendy. Jejich rafinované pasti jsou tak důmyslné, že nad tím můžeme jen žasnout a to všechno jen proto, aby získaly potřebné živiny tím nejjednodušším způsobem, přímo z bílkovin lapených obětí a ne složitým čerpáním přes kořenový systém z chudých půd. K rozložení své kořisti používají složité enzymy proteázy.
Masožravky dokážou chytře napodobovat nejrůznější lákadla působící na hmyz. Vůní či nejrůznějšími pachy nebo barvou jsou jejich pasti podobné květům, dokážou napodobit plodnice hub a hmyz lákají i na třpytivé krůpěje lepkavé tekutiny napodobující rosu (například rosnatky).
Protože masožravé květiny jsou všechny hmyzosnubné, nikdy nepoužívají jako pastí své květy. V těch se může opylující hmyz pohybovat v naprostém bezpečí. Zajímavý je i nedávný objev německých vědců, kteří přišli na to, že některé láčkovky využívají i tzv. aquaplaningu. Ten vzniká na vnitřním mokrém povrchu jejich konvice. Mokrý povrch je tak kluzký, že se na něm žádný hmyz neudrží a sklouzne dovnitř smrtelné pasti. Ale jako vždy i zde existuje výjimka, jistý druh mravence (Camponotus schmitzi), který se dokáže i na této hladké vrstvičce vody s překvapivou hbitostí pohybovat a vylézt bez problémů z pasti.
S některými láčkovkami dokonce žijí určité živočišné druhy v symbióze. Jsou to například některé druhy drobných krabů a pulců, kteří dokonce pomáhají láčkovkám rozmělňovat potravu.
