Экскрементальное питание

Ночной визит. Кинабулийская крыса лакомится нектаром Nepenthes rajah. У этого растения наземный кувшинчик

Те, кто прилежно учил в школе химию и высчитывал молярную массу веществ (а некоторым и сейчас приходится этим заниматься), помнят, что атомная масса азота равна 14 а. е. м. Однако природный азот состоит из двух изотопов: ¹⁴N и ¹⁵N, на долю которого приходится менее процента. Это знание можно использовать по-разному. Часто анализ изотопов азота применяют для того, чтобы установить место существа в пищевой цепи.

Существа и цепи, естественно, бывают разные, порой довольно неожиданные. Так, австралийские исследователи под руководством ботаника и систематика Аластера Робинсона (Alastair Robinson) выясняли, хорошо ли питаются хищные растения рода Nepenthes. Вопрос не праздный, потому что 40% видов непентеса находятся под угрозой исчезновения.

Nepenthes — тропические растения, встречаются от Мадагаскара до Новой Каледонии и на некоторых отдаленных островах на западе Тихого океана. Это наземные или эпифитные лианы, или низкорослые кустарнички, снабженные ловчими кувшинчиками — видоизмененными листьями. Разные виды специализируются на ловле ползающих или летающих насекомых, и кувшинчики у них отличаются размером, формой и расположением.

Хищничают Nepenthes не от хорошей жизни, а потому, что растут на бедных азотом почвах: в горах или на болотах. А без азота ни белков, ни нуклеиновых кислот не построишь, вот и приходится им ловить насекомых.

Ученые исследовали шесть видов Nepenthes и четыре природных межвидовых гибрида, растущих на трех горных массивах Борнео: горы Кинабалу, горы Тамбуюкон и горы Трус-Мади. К сожалению, на высоте более 2300 метров насекомые встречаются редко, а муравьев — обычной пищи непентесов, практически нет. Возможно, им не нравятся влажные мхи. И приходится непентесам хватать добычу покрупнее — жуков, многоножек, тараканов — или искать нетрадиционные источники азота.

Три вида борнейских непентесов, N. lowii, N. rajah и N. macrophylla, перешли на питание фекалиями позвоночных. Они подманивают эндемичных борнейских тупай Tupaia montana (это мелкие зверьки, напоминающие крысу или белку), а N. rajah привлекает еще и кинабулийскую крысу Rattus baluensis, живущую только на горе Кинабалу. Землеройки приходят днем, крысы по ночам, но раз в четыре часа какое-нибудь млекопитающее непентес навещает.

Кувшинчик фекалоядного растения широк и устойчив. Его крышка откинута и с внутренней стороны покрыта сладким нектаром. Непентес синтезирует его круглосуточно. Крышка выделяется на фоне кувшинчика, она зеленая, а в сине-зеленом спектре тупайи видят лучше всего. Зверькам нектар очень нравится, но, чтобы облизать крышку, им приходится оседлать кувшинчик, куда они заодно и облегчаются. Визит продолжается 20–35 секунд, за это время визитер слизывает весь нектар.

Фотографии тупайи на висящем кувшинчике Nepenthes lowii настолько возбудили общественность, что в продаже появились наклейки с этим изображением

Малазийским и австралийским ученым, открывшим этот феномен, даже удалось заснять процесс. Крысы довольно точны, 84% их экскрементов попадает в кувшинчик N. rajah. Тупайи не так аккуратны, в 28% случаев они промахиваются, но растению тоже достается немало. Еще один горный вид, N. macrophylla, нередко посещает небольшая птичка Chlorocharis emiliae.

Экскрементами на Борнео питаются и не только горные непентесы. Низинный вид N. hemsleyana получает примерно 34% общего азота с мочой и фекалиями летучих мышей Kerivoula hardwickii hardwickii, которые устраиваются в его кувшинах на ночлег. Эти крошечные создания весят около четырех граммов, непентес их не ест, а экскрементами не брезгует. Интересно, что о фекальном питании непентесов за пределами Борнео пока никто не сообщал.

Бывает, конечно, что крыса, увлекшись трапезой, падает в «унитаз». Случается это редко, поэтому нельзя сказать, что непентесы Борнео охотятся на млекопитающих. Речь идет о взаимовыгодном сотрудничестве (мутуализме): растения животным — нектар, животные растениям — излишки азота. Тупайи, кстати, нектар очень ценят и, сделав дело, оставляют на крышке кувшинчика пахучую метку.

Кувшинчик, преобразованный в отхожее место, уже не может эффективно ловить насекомых, хотя совсем от них не отказывается. Экскременты тупайи содержат меньше азота на единицу сухого веса, чем муравьи, вот ученые и беспокоятся, достаточно ли азота получают непентесы, перешедшие к сбору фекалий. Для ответа на этот вопрос они вспомнили теорию трофического обогащения изотопов, согласно которой потребители содержат тяжелых изотопов больше, чем пища, которую они едят. Известно также, что ¹⁵N хуже выводится из организма животных, поэтому содержание тяжелого изотопа в животных тканях выше, чем в автотрофных (не плотоядных) растениях. В хищных растениях, которые захватывают и усваивают питательные вещества из пойманных беспозвоночных, ¹⁵N тоже больше, чем в автотрофах, но меньше, чем в насекомых.

Ученые исследовали листья хищных и фекалоядных непентесов, растущих на разных почвах. В качестве контроля они взяли травянистые вьющиеся или розеточные многолетники, которые не охотятся, не фиксируют азот, не паразитируют на других растениях и растут в тех же местах, что и непентесы.

Оказалось, что в непентесах содержание общего азота на 20–25% больше, чем в контрольных растениях, а ¹⁵N примерно на 3,8% больше. Исключение составил насекомоядный N. edwardsiana, в котором тяжелого азота примерно столько же, сколько в не плотоядных растениях.

У видов, адаптированных к сбору экскрементов, общего азота примерно в 1,3 раза больше, а содержание ¹⁵N — почти вдвое выше, чем у непентесов, которые питались беспозвоночными. И чем выше в горы забираются непентесы, тем больше в них ¹⁵N. Это значит, что все больше азота они получают из фекалий и все меньше из почвы.

Довольно много ¹⁵N оказалось у некоторых межвидовых гибридов. В приманивании млекопитающих они раньше замечены не были, однако результаты изотопного анализа позволяют предположить, что эти гибриды тоже используют фекалии. Надо проверить.

Результаты австралийских исследователей обнадеживают. Горные растения, обделенные почвенным азотом и муравьями, 57–100% всего азота получают из экскрементов. Хотя крысиные какашки не так азотисты, как живые муравьи, зато они поступают бесперебойно и в достаточном количестве. Так что сбор экскрементов оказался весьма эффективной стратегией питания. В природе грязи нет.