Шырағыштар туысы: етжегіш гүл өсімдіктерінің сипаттамасы

Кіріспе

Droseraceae тұқымдасына жататын етқоректі гүлді өсімдіктер туысы.

Күнтамыр (Drosera) – етқоректі өсімдіктердің ең ірі туыстарының бірі, оның кем дегенде 194 түрі бар. Осы Droseraceae тұқымдасының өкілдерін Чарльз Дарвин көп зерттеді, Дрозера ротундифолиямен ұзақ тәжірибелер жасады, олар өсімдіктердің етқоректілігін алғаш рет растады.

Таксономия

Ботаникалық атауы грекше δρόσος drosos "жұмсақ ылғал, тамшылар" дегенді білдіреді, бұл бездік түктерінің ұштарындағы, таңертеңгі жұмсақ ылғал тамшыларына ұқсайтын жылтыр шырышты тамшыларды көрсетеді. Ағылшын тіліндегі "sundew" деген атауы да осыны сипаттайды, ол латын тіліндегі ros solis сөзінен туындаған, яғни "күннің жұмсақ ылғалы" деген мағынаны білдіреді. 1787 жылы жарық көрген "Principia Botanica" еңбегінде былай делінген: "Күн жұмсақ ылғалы (Drosera) өзінің жиектеріндегі жапырақтарына жабысқан, жұмсақ ылғалға ұқсас сұйықтың кішкентай тамшыларынан алған, тіпті күннің ең ыстық сәтінде де күнге қарамастан сақталады."

Филогенетика

Оң жақтағы тамырланбаған кладограмма Rivadavia және авторлардың талдауы бойынша анықталған түрлі субгенустар мен кластар арасындағы байланысты көрсетеді. Күнжағылған суарулар 50 жылға дейін өмір сүруі мүмкін екені анықталды. Бұл туыс етқоректілігі арқылы қоректік заттарды сіңіруге бейімделген, мысалы, пигмей күнжағылғанында (әсіресе нитрат редуктаза) өсімдіктердің жердегі нитраттарды сіңіру үшін қалыпты пайдаланатын ферменттері жетіспейді.

Жапырақтары мен етқоректілері

Күнбағыс жапырақтарын жауып тұратын, жабысқақ секрециялармен жабылған бездік сырғаларымен сипатталады. Тұтқырлау және ас қорыту механизмі әдетте екі түрдегі бездерді қолданады: жәндіктерді тарту және тұзаққа түсіру үшін тәтті шырыш бөліп шығаратын сабақты бездер, және оларды қорыту үшін ферменттерді бөлетін сессильді бездер (кейбір түрлерде соңғы бездер жоқ, мысалы D. erythrorhiza). Негізінен жәндіктерден тұратын кішкентай жемшөптер, педункулярлық бездердің тәтті секрецияларымен тартылады. Оларды тигізген кезде, олжа жабысқақ шырышпен тұтқындалып, алға жылжуына немесе қашуына кедергі келтіріледі. Ақырында олжа шаршап немесе тұншығып өледі. Өлім әдетте 15 минут ішінде орын алады. Осы уақытта өсімдік эстераза, пероксидаза, фосфатаза және протеаза ферменттерін бөліп шығарады. Кейбір түрлер, жапырақтарын әртүрлі дәрежеде иіре алады, бұл олжамен максималды контактіні қамтамасыз етеді. Осылардың ішінде D. capensis ең күшті қозғалысты көрсетеді, ол 30 минут ішінде жапырағын толығымен олжаның айналасына орайды. Кейбір түрлер, мысалы D. filiformis, олжаға жауап ретінде жапырақтарын иіре алмайды. Жақында Австралияның бірнеше түрінде (D. hartmeyerorum, D. indica) жапырақтардың тағы бір түрі (көбінесе қызыл және сары түсті) анықталды. Олардың функциясы әлі белгісіз, бірақ олжаны тартуға көмектесуі мүмкін. Бұл туыстағы түрлердің жапырақ морфологиясы өте әртүрлі, D. erythrorhiza-ның сессильді, жұмыртқа тәрізді жапырақтарынан бастап D. binata-ның екі рет бөлінген, ине тәрізді жапырақтарына дейін. Күнбағыстың ет жейтін реакциясының нақты физиологиялық механизмі әлі толыққанды белгілі болмаса да, кейбір зерттеулер өсімдіктің механикалық және химиялық стимулдарға жауап ретінде олжаны қалай қоршап, қалай қорытатынын түсіндіре бастады. Жеке сырғалар механикалық стимулға ұшырағанда, сырғаның табанына жақын аяқталатын әрекет потенциалдарын тудырады, нәтижесінде сырға жапырақтың ортасына қарай жылдам қозғалады. Бұл реакция жапырақ ортасынан алыс орналасқан шеткі сырғалар стимулданғанда күштірек байқалады. Сырғаның қозғалыс реакциясы ауксинмен шақырылған қышқыл өсу арқылы жүзеге асырылады. Әрекет потенциалдары мақсатты жасушаларға жеткенде, өсімдік гормоны ауксин плазмалық мембранадан жасуша қабырғасына протондарды (H+ иондарын) сорғылайды, осылайша pH төмендейді және жасуша қабырғасы қышқылданады. pH төмендеуі жасуша қабырғасының экспансин протеинінің босаңсуына және осмос және тургор арқылы жасуша көлемінің ұлғаюына әкеледі. Жасушалардың әртүрлі өсу жылдамдықтарының нәтижесінде, күнбағыс сырғалары кеңейген жасушалардың бүгілуі арқылы олжаға және жапырақ орталығына қарай қозғалуға қабілетті. Кейбір дросера түрлерінде екінші бүгілу реакциясы байқалады, онда жергілікті емес, алыстағы сырғалар да олжаға қарай бүгіледі, сондай-ақ олжамен максималды контактіні қамтамасыз ету үшін бүкіл жапырақ бетінің бүгілуі орын алады. Механикалық стимул жергілікті сырғаның бүгілу реакциясын тудыру үшін жеткілікті болса да, екінші бүгілу реакциясының пайда болуы үшін механикалық және химиялық стимулдардың қатысуы қажет.

Sundews are characterised by the glandular tentacles, topped with sticky secretions, that cover their leaves. The trapping and digestion mechanism usually employs two types of glands: stalked glands that secrete sweet mucilage to attract and ensnare insects and enzymes to digest them, and sessile glands that absorb the resulting nutrient soup (the latter glands are missing in some species, such as D. erythrorhiza). Small prey, mainly consisting of insects, are attracted by the sweet secretions of the peduncular glands. Upon touching these, the prey become entrapped by sticky mucilage which prevents their progress or escape. Eventually, the prey either succumb to death through exhaustion or through asphyxiation as the mucilage envelops them and clogs their spiracles. Death usually occurs within 15 minutes. The plant meanwhile secretes esterase, peroxidase, phosphatase and protease enzymes. In addition to tentacle movement, some species are able to bend their leaves to various degrees to maximize contact with the prey. Of these, D. capensis exhibits what is probably the most dramatic movement, curling its leaf completely around prey in 30 minutes. Some species, such as D. filiformis, are unable to bend their leaves in response to prey. A further type of (mostly strong red and yellow) leaf coloration has recently been discovered in a few Australian species (D. hartmeyerorum, D. indica). Their function is not known yet, although they may help in attracting prey. The leaf morphology of the species within the genus is extremely varied, ranging from the sessile ovate leaves of D. erythrorhiza to the bipinnately divided acicular leaves of D. binata. While the exact physiological mechanism of the sundew's carnivorous response is not yet known, some studies have begun to shed light on how the plant is able to move in response to mechanical and chemical stimulation to envelop and digest prey. Individual tentacles, when mechanically stimulated, fire action potentials that terminate near the base of the tentacle, resulting in rapid movement of the tentacle towards the center of the leaf. This response is more prominent when marginal tentacles further away from the leaf center are stimulated. The tentacle movement response is achieved through auxin mediated acid growth. When action potentials reach their target cells, the plant hormone auxin causes protons (H+ ions) to be pumped out of the plasma membrane into the cell wall, thereby reducing the pH and making the cell wall more acidic. The resulting reduction in pH causes the relaxation of the cell wall protein, expansin, and allows for an increase in cell volume via osmosis and turgor. As a result of differential cell growth rates, the sundew tentacles are able to achieve movement towards prey and the leaf center through the bending caused by expanding cells. Among some drosera species, a second bending response occurs in which non local, distant tentacles bend towards prey as well as the bending of the entire leaf blade to maximize contact with prey. While mechanical stimulation is sufficient to achieve a localized tentacle bend response, both mechanical and chemical stimuli are required for the secondary bending response to occur.

Гүлдер мен жемістер

Күнбағыс гүлдері, барлық ет жейтін өсімдіктер сияқты, жапырақтарынан ұзын сабақ арқылы алысқа орналасқан. Гүлдің тұзақтардан физикалық оқшаулануы көбінесе ықтимал тозаңдаушыларды тұтқындаудан сақтауға бағытталған бейімделу деп саналады. Көбінесе тармақталмайтын гүлшоғырлары тікенекті болып келеді, олардың гүлдері біреуден кейін біреуі ашылады және әдетте қысқа ғана уақытқа ашық болады. Гүлдер жарықтың күшін сезіп ашылады (көбінесе тікелей күн сәулесінде ғана ашылады), сондай-ақ бүкіл гүлшоғыры гелиотроптық қасиетке ие, күннің аспандағы орнына қарай қозғалады. Радиалды симметриялы (актиноморфты) гүлдер әрқашан толық және бес бөліктен тұрады (бұл ережеден төрт жапырақшалы D. pygmaea және сегізден 12 жапырақшалы D. heterophylla ерекшеленеді). Көптеген түрлердің гүлдері кішкентай (<1,5 см немесе 0,6 дюйм). Дегенмен, D. regia және D. cistiflora сияқты кейбір түрлердің гүлдері одан да ірі болады. Олардың қоректік заттарды сіңіруге пайдасы шамалы, негізінен суды сіңіруге және өсімдікті топыраққа бекітуге арналған; олардың ұзын түктері бар. Сонымен қатар, олар кедей топырақта өскенде қоректік заттарды жинау үшін эндофиттер сияқты саңырауқұлақтармен симбиоздық қарым-қатынас орнатады.

Көбею

Күнжардың көптеген түрлері өздігінен өнімді болады; олардың гүлдері жабылу кезінде көбінесе өздігінен тозаңданады. Көбінесе көптеген тұқымдар пайда болады. Кішкентай қара тұқымдар ылғал мен жарыққа жауап ретінде өнеді, ал орташа белдеуде өсетін тұқымдар өну үшін суық, ылғалды және қабатталған жағдайды қажет етеді. Тұмсықты түрлердің тұқымдары өну үшін ыстық, құрғақ жаз бен салқын, ылғалды қыс кезеңін қажет етеді. Вегетативтік көбею кейбір түрлерде тамырлар топырақ бетіне жақын келгенде немесе столон пайда болатын жағдайда табиғи түрде жүзеге асады. Жерге тиген ескі жапырақтардан жас өсімдіктер шығады. Пигмейлік күнжарлар арнайы қабықша тәрізді жапырақтарды – геммаларды пайдаланып жыныссыз көбейеді. Тұмсықты күнжарлар өз түйірлерінен жаңа өсімдіктер шығара алады. Осы туыстың пайда болуы Африкада немесе Австралияда болған деп есептеледі. Ол әсіресе Дрозера түрлерінің құрғақ климатты аймақтардың дерлік бәрінен, көптеген жаңбырлы ормандардан, Американың Тынық мұхиты жағалауынан, Полинезиядан, Жерорта теңізі аймағынан және Солтүстік Африкадан жоқ екеніне, сондай-ақ Еуропа және Солтүстік Америка сияқты орташа белдеулерде түрлердің әртүрлілігінің төмендеуіне назар салды. Көптеген еуропалық елдерде, мысалы Германияда, Австрияда, Швейцарияда, Чехияда, Финляндияда, Венгрияда, Францияда және Болгарияда Дрозера түрлері заңмен қорғалады. Австралияда олар "қорғауға алынған" деп саналады. Оңтүстік Америкада және Кариб бассейнінде Дрозера түрлерінің бірқатар аймақтары қауіпті, жойылуға жақын немесе осал деп есептеледі, ал басқа аймақтар зерттелмеген. Сонымен қатар, Оңтүстік Африка мен Мадагаскарда да олар қауіп төндіреді. Әлем бойынша Дрозералар қалалық және ауылшаруашылық дамудың салдарынан табиғи ортаның жойылғандығынан жойылу қаупінде. Олар сондай-ақ бау-бақша мақсатында жабайы өсімдіктерді заңсыз жинаудан да қорғауды қажет етеді. Қосымша қауіп – қоршаған ортаның өзгеруі, өйткені түрлер көбінесе нақты бір орынға және жағдайлар жиынтығына бейімделген. Бұған қалалық құрылыс, ауылшаруашылық үшін батпақтарды кептіру және торф өндіру себеп болады. Мұндай орталарды қайта жаратуға бағытталған күш-жігер Дрозера өсімдіктерінің тіршілігіне төнген қауіптермен күресудің мүмкін жолдары болып табылады. Ландшафттың бір бөлігі ретінде күнжарлар көбінесе назардан тыс қалады немесе мүлдем танылмайды. Оңтүстік Африка мен Австралияда, түрлердің әртүрлілігінің үш орталығының бірінде, осы өсімдіктердің табиғи ортасы адам қызметінің күшті қысымына тап болып отыр. Африкалық күнжарлар D. insolita және D. katangensis Халықаралық табиғатты қорғау одағы (IUCN) бойынша өте қауіпті деп тізімделген, ал D. bequaertii осал деп саналады. Кулбреттің 1927 жылғы "Медициналық материалында" D. rotundifolia, D. anglica және D. linearis түрлері стимуляторлар және експекторанттар ретінде қолданылғаны, сондай-ақ бронхит, жөтел және туберкулезді емдеуде "тиімділігі күмәнді" екені көрсетілген. Дәрігерлер құрғақ жөтелге, бронхитке, жөтелге, астмаға және "бронхтардың тарылуына" арналған күнжар шайын ұсынған. 1965 жылғы француз фармакопеясында күнжар астма, созылмалы бронхит және жөтелді емдеу үшін тізімделген. Дрозера Германияда және Еуропаның басқа елдерінде жөтелге қарсы препараттарда кеңінен қолданылады. Дәстүрлі медицинада Дрозера астма, жөтел, өкпе инфекциясы және асқазан жарасы сияқты ауруларды емдеу үшін қолданылады. Өсімдіктерден жасалған препараттар негізінен тамырлар, гүлдер және жеміс тәрізді капсулалардан дайындалады. Еуропа мен Солтүстік Американың көптеген аймақтарында барлық жергілікті күнжар түрлері қорғалатындықтан, экстракттар көбінесе тез өсетін күнжарлардан (әсіресе D. rotundifolia, D. intermedia, D. anglica, D. ramentacea және D. madagascariensis) немесе Мадагаскардан, Испаниядан, Франциядан, Финляндиядан және Балтық елдерінен жиналған және импортталған өсімдіктерден дайындалады. Күнжар тарихи түрде құмарлық тудыратын өсімдік ретінде еске алынады (содан оның жалпы атауы – құмарлық гүлі шыққан). Олар қызамық, көкпар және түкпіршіктерді емдеу үшін халықтық ем ретінде де қолданылған.

Many species of sundews are self fertile; their flowers will often self pollinate upon closing. Often, numerous seeds are produced. The tiny black seeds germinate in response to moisture and light, while seeds of temperate species also require cold, damp, stratification to germinate. Seeds of the tuberous species require a hot, dry summer period followed by a cool, moist winter to germinate. Vegetative reproduction occurs naturally in some species that produce stolons or when roots come close to the surface of the soil. Older leaves that touch the ground may sprout plantlets. Pygmy sundews reproduce asexually using specialized scale like leaves called gemmae. Tuberous sundews can produce offsets from their corms. The origins of the genus are thought to have been in Africa or Australia. He particularly pointed to the absence of Drosera species from almost all arid climate zones, countless rainforests, the American Pacific Coast, Polynesia, the Mediterranean region, and North Africa, as well as the scarcity of species diversity in temperate zones, such as Europe and North America. Drosera species are protected by law in many European countries, such as Germany, Austria, Switzerland, the Czech Republic, Finland, Hungary, France, and Bulgaria. In Australia, they are listed as "threatened". In South America and the Caribbean, Drosera species in a number of areas are considered critical, endangered or vulnerable, while other areas have not been surveyed. At the same time that species are at risk in South Africa, and Madagascar. Worldwide, Drosera are at risk of extinction due to the destruction of natural habitat through urban and agricultural development. They are also threatened by the illegal collection of wild plants for the horticultural trade. An additional risk is environmental change, because species are often specifically adapted to a precise location and set of conditions. Causes include urban development and the draining of bogs for agricultural uses and peat harvesting. and a concentrated effort to renaturalize such habitats, are possible ways to combat threats to Drosera plants' survival. As part of the landscape, sundews are often overlooked or not recognized at all. In South Africa and Australia, two of the three centers of species diversity, the natural habitats of these plants are undergoing a high degree of pressure from human activities. The African sundews D. insolita and D. katangensis are listed as critically endangered by the International Union for Conservation of Nature (IUCN), while D. bequaertii is listed as vulnerable. Culbreth's 1927 Materia Medica listed D. rotundifolia, D. anglica and D. linearis as being used as stimulants and expectorants, and "of doubtful efficacy" for treating bronchitis, whooping cough, and tuberculosis. Sundew tea was recommended by herbalists for dry coughs, bronchitis, whooping cough, asthma and "bronchial cramps". The French Pharmacopoeia of 1965 listed sundew for the treatment of inflammatory diseases such as asthma, chronic bronchitis and whooping cough. Drosera has been used commonly in cough preparations in Germany and elsewhere in Europe. In traditional medicine practices, Drosera is used to treat ailments such as asthma, coughs, lung infections, and stomach ulcers. Herbal preparations are primarily made using the roots, flowers, and fruit like capsules. Since all native sundews species are protected in many parts of Europe and North America, extracts are usually prepared using cultivated fast growing sundews (specifically D. rotundifolia, D. intermedia, D. anglica, D. ramentacea and D. madagascariensis) or from plants collected and imported from Madagascar, Spain, France, Finland and the Baltics. Sundews are historically mentioned as an aphrodisiac (hence the common name lustwort). They are mentioned as a folk remedy for treatment of warts, corns, and freckles.

Декоративтік өсімдіктер ретінде

Күнтамырдың еттен қоректі табиғаты мен жарқыраған тұзақтарының әдемілігі оларды сүйікті әшекей өсімдіктерге айналдырды; алайда, көптеген түрлердің қоршаған ортаға қойылатын талаптары салыстырмалы түрде қатаң және оларды өсіру қиын болуы мүмкін. Осының салдарынан, көптеген түрлер саудаға түспейді. Дегенмен, ең төзімді сорттарының бірнешеуі кеңінен таралған бақша шаруашылығына еніп, көбінесе Венера шыбықшасымен қатар сатылымға қойылады. Оларға көбінесе D. capensis, D. aliciae және D. spatulata жатады. Өсіру талаптары түрлеріне қарай күрт өзгереді. Бірақ, жалпы алғанда, күнтамырларға жоғары ылғалдылық қажет, әдетте тұрақты түрде ылғалды немесе сулы топырақ субстраты түрінде. Көптеген түрлер сондай-ақ осы судың таза болуын қажет етеді, себебі топырақтағы қоректік заттар, тұздар немесе минералдар олардың өсуін тежейді немесе тіпті өлтіруі мүмкін. Көбінесе өсімдіктер өлі немесе тірі шпагнум мохы, шпагнум торф мохы, құм және/немесе перлит қоспасынан тұратын топырақ субстратында өсіріледі және дистилленген, кері осмостық немесе жаңбыр суымен суарылады. Атомдық күш микроскопиясы, беріліс электронды микроскопиясы және энергияны шашырату рентгендік спектроскопиясын қолдану арқылы зерттеушілер шырыш қалдықтарында әртүрлі өлшемдегі наноталшықтар мен нанобөлшектердің желілерін байқады. Сонымен қатар, биологиялық тұздардың негізгі құрауыштары болып табылатын кальций, магний және хлор анықталды.

Басқа қолданыстар

Австралияға тән түйінді росянкалардың жуаздары (corms) Австралияның жергілікті халқы үшін деликатес саналады. Ал қызғылт немесе сары бояу дәстүрлі түрде Шотландияның таулы аймақтарында D. rotundifolia-ны пайдаланып дайындалған. 14 ғасыр рецепті бойынша росянка ликері де әлі өндіріледі. Ол негізінен D. capensis, D. spatulata және D. rotundifolia-ның жаңа жапырақтарынан жасалады. Оған квинондар (плюмбагин, гидроплюмбагин глюкозиді және россолизид (7-метил-гидрожуглон-4-глюкозид)), сондай-ақ каротиноидтар, өсімдік қышқылы (мысалы, май қышқылы, лимон қышқылы, күміс қышқылы, галл қышқылы, алма қышқылы, пропион қышқылы), шайыр, таниндер және аскорбин қышқылы (С витамині) сияқты басқа да құраушылар кіреді.