Back to chapter

34.20:

着生植物、寄生植物、食虫植物

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Epiphytes, Parasites, and Carnivores

Languages

Share

多くの動物とは異なり、植物は食物を探して 移動することはできません。生き残るため、植物は 同じ場所で成長し、動きながら 日光と栄養素を集める必要があります。植物は2つの方法で 栄養源を獲得しています。自家栄養と従属栄養です。自家栄養性の植物は 光合成によって 栄養素を合成します。葉緑体が吸収した 光エネルギーによって 糖が生成され、植物の栄養源となります。一方、従属栄養生物は 他の生物に依存して 栄養素を摂取しています。ネナシカズラなどの 従属栄養性の植物は、葉緑体を持たず、栄養源を作ることができません。ネナシカズラは葉を持たない つる性の寄生植物です。寄主の植物から 栄養を吸収し、寄主に悪影響を与え、時には枯らしてしまいます。吸根と呼ばれる 突起状に変形した根を 寄主の植物の維管束組織に 侵入させて水分と栄養素を 流用して成長します。ネナシカズラは近隣の 寄主植物にも寄生して、栄養供給網を作る 場合もあります。ビカクシダは 葉緑体を持つ、自家栄養性の植物です。ビカクシダからは、異なるタイプの栄養適応を 見ることができます。ビカクシダは 着生植物、または『エアプランツ』と呼ばれ、木などの他の植物に着生して、物理的サポートを得ます。着生植物は、寄主の植物に 着生することで、林冠の高い位置に 定着し、より多くの 日光を浴びて 光合成を行うことができ、寄主の植物にも 害を与えません。着生植物は、寄主の植物に 自身を固定するため、特殊化した根を持っています。また、着生植物は 水分と栄養素を 空気中、または定着地付近に 蓄積した有機物質から 吸収します。さらに、着生植物の葉は、空気や雨から 水分と栄養素を 吸収することができます。嚢状葉植物は自家栄養性と 従属栄養性を併せ持つ 混合栄養性の肉食生物で、日光の豊富な酸性で栄養素の 乏しい湿地帯に生育します。湿地の土壌は窒素が 不足しているため、嚢状葉植物は食肉によって 栄養素を補充しています。漏斗型に特殊化した 嚢状葉植物の葉の中には 消化液が入っており、昆虫や その他の小動物などの 獲物を閉じ込めます。植物は場所を 移動できない代わりに 日光や栄養素の不足などの 環境ストレスを軽減する 驚くべき適応を 進化させてきました。ビカクシダ、嚢状葉植物、ネナシカズラなどの植物は、貴重な資源を 得るために 生育環境内にいる 他の生物を利用しているのです。

34.20:

着生植物、寄生植物、食虫植物

植物は、根の養分吸収能力を高めるために、土壌に生息する菌類や細菌と相互作用関係を結ぶことがあります。根に共生する菌類(例:菌根菌)は、植物の根の表面積を増やし、栄養の吸収を促進します。根に共生する窒素固定菌(例:根粒菌)は、大気中の窒素(N2)をアンモニア(NH3)に変換し、植物が窒素を利用できるようにすることで、様々な生物学的機能を発揮します。例えば、光合成の際に光エネルギーを取り込むクロロフィル分子の生合成には、窒素が不可欠です。一方、細菌や菌類は、植物の根から分泌される糖分やアミノ酸を利用しています。さまざまな植物種が、根の細菌や根の菌の栄養学的適応を進化させて繁栄しています。

着生植物、寄生虫、肉食動物などの他の植物種は、生存のために異なる生物を利用できるように栄養学的適応を進化させました。着生植物は、生物学的に利用可能な土壌の栄養分や光を奪い合うのではなく、他の生きた植物(特に樹木)の上で成長し、より良い栄養摂取の機会を得ています。寄生植物と植物の関係は、寄生植物だけが利益を得て(光合成のための栄養と光のアクセスが良くなります)、宿主は影響を受けないため、共存関係にあります。寄生植物は、三毛と呼ばれる葉の構造(例:ブロメリア)や気根(例:ラン)を通して、近くの栄養分を吸収します。

寄生植物は、着生植物とは異なり、生きている宿主から栄養分を吸収します。例えば、光合成をしないネナシカズラは、完全に宿主に依存するホロパラサイト(完全寄生)です。ヤドリギのような半寄生(部分寄生)は、水やミネラルのために宿主を利用しますが、それ以外は完全に光合成を行います。ネナシカズラやヤドリギは吸器を使って宿主の養分を横取りしますが、他の寄生種は他の植物についている菌根を利用して養分を吸収します(例:ギンリョウソウモドキ)。ギンリョウソウモドキは光合成をしないため、この相互作用に依存して生存しています。寄生植物の関係では、寄生植物は宿主を犠牲にして養分を得ます。

食虫植物(肉食植物)は光合成を行いますが、窒素やリンなどの必須栄養素が不足している生息地に生息します。このような植物は、昆虫やその他の小動物を捕らえて食べることで、栄養不足を補っています。食虫植物は、葉に改良を加え、漏斗(袋葉植物など)、粘着性のある触手(モウセンゴケなど)、顎(ハエトリグサなど)のような仕組みで獲物を捕らえることができるようになりました。肉食植物と小動物の関係は、基本的には捕食者と被食者の関係です。このような植物の栄養学的適応を理解することで、どのような栄養素が植物の成長に必須であるか、また、特定の生息地の栄養状態など、重要な生態学的情報が明らかになります。

Suggested Reading

Adibah, MS Ruzana, and A. N. Ainuddin. "Epiphytic plants responses to light and water stress." Asian Journal of Plant Sciences 10, no. 2 (2011): 97. [Source]

Hedrich, Rainer. 2015. “Carnivorous Plants.” Current Biology 25 (3): R99–100. [Source]

Twyford, Alex D. 2018. “Parasitic Plants.” Current Biology 28 (16): R857–59. [Source]