stringtranslate.com

Асклепий

Asclepias — род травянистыхмноголетнихцветковых растений , известных как молочаи , названные так из-за их латекса , молочного вещества, содержащего сердечные гликозиды , называемые карденолидами , которые выделяются при повреждении клеток. [4] [5] [ 6] Большинство видов токсичны для человека и многих других видов, в первую очередь из-за наличия карденолидов. Однако, как и в случае со многими такими растениями, некоторые виды питаются листьями молочаев или нектаром из их цветов. Примечательным пожирателем молочаев является бабочка-монарх , которая использует и требует определенные молочаи в качестве растений-хозяев для своих личинок .

Род Asclepias насчитывает более 200 видов, широко распространенных в Африке, Северной и Южной Америке. [7] Ранее он принадлежал к семейству Asclepiadaceae, которое теперь классифицируется как подсемейство Asclepiadoideae семейства кутровых, Apocynaceae .

Род был официально описан Карлом Линнеем в 1753 году [8], который назвал его в честь Асклепия , греческого бога врачевания. [9]

Цветы

Бабочка -монарх на болотном молочае
Семенные коробочки Asclepias syriaca , верхнее изображение сделано в августе, нижнее — в декабре
Всходы молочая, через несколько дней после посева
Химическая структура олеандрина , одного из сердечных гликозидов

Представители рода производят одни из самых сложных цветов в растительном мире, сравнимые по сложности с орхидеями . Пять лепестков отгибаются назад, открывая гиностегий, окруженный пятимембранной короной . Корона состоит из пятипарной структуры капюшона и рога, причем капюшон действует как оболочка для внутреннего рога. Железы, удерживающие поллинии, находятся между капюшонами. Размер, форма и цвет рогов и капюшонов часто являются важными идентификационными характеристиками для видов рода Asclepias . [10]

Опыление у этого рода осуществляется необычным образом. Пыльца группируется в сложные структуры, называемые поллиниями (или «пыльцевыми мешочками»), а не является отдельными зернами или тетрадами, как это типично для большинства растений. Ноги или ротовые части насекомых, посещающих цветы , таких как пчелы , осы и бабочки , проскальзывают в одну из пяти щелей в каждом цветке, образованных соседними пыльниками . Затем основания поллиниев механически прикрепляются к насекомому, так что пара пыльцевых мешочков может быть вытащена, когда опылитель улетает, предполагая, что насекомое достаточно велико, чтобы создать необходимую силу тяги (в противном случае насекомое может попасть в ловушку и погибнуть). [11] Опыление осуществляется обратной процедурой, при которой один из поллиниев оказывается в ловушке внутри щели пыльника. Крупные перепончатокрылые (пчелы, осы) являются наиболее распространенными и лучшими опылителями, на долю которых приходится более 50% опыления Asclepias [12] , тогда как бабочки-монархи плохо опыляют молочай. [5]

Самец Pepsis grossa , типичная оса, опыляющая молочай
Медоносная пчела на роге антилопы ( Asclepias asperula ) демонстрирует поллинии, прикрепленные к ногам.
семена молочая, разносимые ветром.

Виды Asclepias производят свои семена в стручках, называемых фолликулами . Семена, которые расположены в перекрывающихся рядах, несут пучок белых, шелковистых, нитевидных волосков, известных как кома [13] (часто упоминается под другими названиями, такими как pappus , «нить», «перо» или «шелк»). Фолликулы созревают и раскалываются, и семена, каждое из которых переносится его комой, разносятся ветром . Некоторые, но не все, молочаи также размножаются клональным (или вегетативным) размножением.

Отдельные виды

В Южной Америке также произрастает 12 видов рода Asclepias , среди которых: A. barjoniifolia , A. boliviensis , A. curassavica , A. mellodora , A. candida , A. flava и A. pilgeriana .

Экология

Молочай является важным источником нектара для местных пчел , ос и других насекомых, ищущих нектар, хотя неместные медоносные пчелы обычно попадают в ловушку стигматических щелей и погибают. [11] [15] Молочай также является источником пищи для личинок бабочек-монархов и их родственников, а также для множества других травоядных насекомых (включая многочисленных жуков , моль и клопов ), специализирующихся на питании растениями, несмотря на их химическую защиту . [5]

Молочаи используют три основных способа защиты, чтобы ограничить ущерб, наносимый гусеницами : волоски на листьях ( трихомы ), карденолидные токсины и латексные жидкости. [16] Данные исследования ДНК показывают, что, как правило, более недавно эволюционировавшие виды молочаев («выведенные» на ботаническом языке) используют эти превентивные стратегии меньше, но растут быстрее, чем старые виды, потенциально отрастая быстрее, чем гусеницы могут их потребить. [17] [18] [19]

Исследования показывают, что очень высокое содержание карденолидов в Asclepias linaria снижает воздействие паразита Ophryocystis elektroscirrha (OE) на бабочку-монарха Danaus plexippus . Паразит OE вызывает образование отверстий в крыльях полностью развитых бабочек-монархов. Это приводит к ослаблению выносливости и неспособности к миграции. Паразит заражает монархов только на стадии личинок и гусениц, но вред наносится, когда они находятся в форме бабочки. [20] Напротив, некоторые виды Asclepias являются чрезвычайно бедными источниками карденолидов, такие как Asclepias fascicularis , Asclepias tuberosa и Asclepias angustifolia . [ требуется цитата ]

Сохранение бабочки-монарха и молочая

Листья видов Asclepias являются источником пищи для личинок бабочек-монархов и некоторых других бабочек-молочаев . [5] Эти растения часто используются в садах для разведения бабочек и в качестве промежуточных станций для монархов в попытке помочь увеличить сокращающуюся популяцию монархов. [21]

Однако некоторые виды молочая не подходят для садов бабочек и стоянок монархов. Например, A. curassavica , или тропический молочай, часто высаживается в качестве декоративного растения в садах бабочек за пределами его родного ареала в Мексике и Центральной Америке . Круглогодичные посадки этого вида в Соединенных Штатах являются спорными и критикуются, поскольку они могут привести к появлению новых мест зимовки вдоль побережья Мексиканского залива США и последующему круглогодичному размножению монархов. [22] Считается, что это отрицательно влияет на миграционные модели и вызывает резкое накопление опасного паразита Ophryocystis elektroscirrha . [23] Новые исследования также показали, что личинки монархов, выращенные на тропическом молочае, демонстрируют сниженное миграционное развитие (репродуктивная диапауза), а когда мигрирующие взрослые особи подвергаются воздействию тропического молочая, он стимулирует рост репродуктивной ткани. [24]

По этой причине чаще всего предлагается выращивать молочай, произрастающий в той географической зоне, где он был посажен, чтобы предотвратить негативное воздействие на бабочек-монархов. [25] [26]

Гусеницы монарха не любят молочай клубненосный ( A. tuberosa ), возможно, потому, что листья этого вида молочая содержат очень мало карденолида . [27] Некоторые другие молочаи могут иметь схожие характеристики.

Использует

Молочай не выращивается в коммерческих целях в больших масштабах, но на протяжении всей истории человечества эти растения имели множество применений. [5] Молочай имеет долгую историю медицинского, повседневного и военного использования. Народ омаха из Небраски , меномин из Висконсина и верхнего Мичигана , дакота из Миннесоты и народ понка из Небраски традиционно использовали молочай обыкновенный ( A. syriaca ) в медицинских целях. [ требуется ссылка ] Лубяные волокна некоторых видов можно использовать для изготовления веревок. Народ мивок из северной Калифорнии использовал молочай сердцелистный ( A. cordifolia ) для его стеблей, которые они высушивали и использовали для изготовления шнуров, веревок и канатов. [28]

Тонкий шелковистый пух, прикрепленный к семенам молочая, который позволяет им распространяться на большие расстояния по ветру, известен как нить. Нити молочая невероятно трудно прясть из-за того, насколько короткие и гладкие волокна, но смешивая их всего с 25% шерсти или других волокон, можно получить рабочую пряжу. [29]

Исследование изоляционных свойств различных материалов показало, что нить из молочая уступает другим материалам по показателям изоляции, пушистости и комковатости, но она хорошо зарекомендовала себя в смеси с пуховыми перьями. [30] Волокна молочая из комы («нить») полые, покрытые воском и обладающие хорошими изоляционными свойствами. Во время Второй мировой войны в США было собрано более 5000 т (5500 коротких тонн) нити из молочая в качестве заменителя капка . [31] [32] Молочая выращивается в коммерческих целях в качестве гипоаллергенного наполнителя для подушек [33] и в качестве утеплителя для зимних пальто. [34] Использование нити из молочая для этих целей может стать растительной альтернативой пуху и способствовать росту молочая в районах, где его численность снизилась, хотя есть некоторые опасения, что воздействие на окружающую среду может быть негативным, если использовать монокультуру . [35] Asclepias также известен как «Шелк Америки» [36] , который представляет собой прядь молочая обыкновенного ( A. syriaca ), собираемого в основном в долине реки Святого Лаврентия в Канаде . Нить молочая может использоваться для теплоизоляции и звукоизоляции. Нить также очень плавучая и водоотталкивающая, но легко впитывает нефть. [37] Благодаря своим свойствам впитывать нефть, ее можно использовать для очистки разливов нефти. [38] [39] [40]

Семена Asclepias syriaca (молочая сирийская)

Латекс молочая содержит около двух процентов латекса, и во время Второй мировой войны и нацистская Германия , и США пытались использовать его в качестве источника натурального каучука , хотя никаких записей о крупномасштабном успехе обнаружено не было. [41]

Многие виды молочая также содержат яды сердечных гликозидов , которые мешают клеткам животных поддерживать надлежащий градиент концентрации K + , Ca 2+ . [6] В результате многие народы Южной Америки и Африки использовали стрелы, отравленные этими гликозидами, для более эффективной борьбы и охоты. Некоторые молочаи достаточно токсичны, чтобы вызвать смерть, когда животные потребляют большое количество растения. Некоторые молочаи также вызывают легкий дерматит у некоторых, кто вступает с ними в контакт. Тем не менее, некоторые виды можно сделать съедобными, если правильно обработать. [5]

Ссылки

  1. ^ "Таксон: Asclepias L." Информационная сеть по ресурсам зародышевой плазмы . Министерство сельского хозяйства США. 13 марта 2003 г. Получено 5 февраля 2013 г.
  2. ^ "Asclepias". Таксономия NCBI . Бетесда, Мэриленд: Национальный центр биотехнологической информации . Получено 10 августа 2018 г.
  3. ^ "Asclepias L. | Plants of the World Online | Kew Science". Plants of the World Online . Получено 12 февраля 2024 г. .
  4. ^ Сингх, Б.; Растоги, РП (1970). «Карденолиды-гликозиды и генины». Фитохимия . 9 (2): 315–331. Bibcode :1970PChem...9..315S. doi :10.1016/s0031-9422(00)85141-9.
  5. ^ abcdef Агравал, Анураг (7 марта 2017 г.). Монархи и молочай: мигрирующая бабочка, ядовитое растение и их замечательная история коэволюции. Princeton University Press . ISBN 978-1-4008-8476-6.
  6. ^ ab Агравал, Анураг А.; Печенка, Георг; Бингем, Робин А.; Вебер, Марджори Г.; Расманн, Серджио (1 апреля 2012 г.). «Токсичные карденолиды: химическая экология и коэволюция специализированных взаимодействий растений и травоядных». New Phytologist . 194 (1): 28–45. doi : 10.1111/j.1469-8137.2011.04049.x . ISSN  1469-8137. PMID  22292897.
  7. ^ "Asclepias L." Plants of the World Online . Королевские ботанические сады Кью . Получено 23 ноября 2018 г.
  8. ^ "Asclepias". ipni.org . Международный индекс названий растений . Получено 23 ноября 2018 г. .
  9. ^ Quattrocchi, Umberto (29 ноября 1999 г.). CRC World Dictionary of Plant Names: Common Names, Scientific Names, Eponyms, Synonyms, and Etymology. CRC Press. стр. 211. ISBN 0-8493-2673-7. Латинское asclepias и греческое asklepias для ласточника обыкновенного; Асклепий, греческий бог медицины, поклонение Асклепию было сосредоточено в Эпидавре. См. WKC Guthrie, The Greeks and Their Gods , 1950; Carl Linnaeus, Species Plantarum . 214. 1753 и Genera Plantarum . Ed. 5. 102. 1754.
  10. ^ http://orbisec.com/milkweed-flower-morphology-and-terminology/ Морфология цветка молочая
  11. ^ Робертсон, К. (1887) Связи насекомых некоторых асклепиад. I. Botanical Gazette 12: 207–216
  12. ^ Оллертон, Дж. и С. Лиде. 1997. Системы опыления у Asclepiadaceae: обзор и предварительный анализ. Биологический журнал Линнеевского общества (1997), 62: 593–610.
  13. ^ Sacchi, CF (1987) Изменчивость способности к распространению семян молочая сирийского, Asclepias syriaca , Oikos Vol. 49, стр. 191–198
  14. ^ Asclepias subverticillata (A. Gray) Vail, РАСТЕНИЯ USDA
  15. ^ Frost, SW (1965). «Насекомые и поллинии». Экология . 46 (4): 556–558. Bibcode : 1965Ecol...46..556F. doi : 10.2307/1934896. JSTOR  1934896.
  16. ^ Агравал, Анураг А .; Али, Джаред Г.; Расманн, Серджио; Фишбейн, Марк (2015). «4 — Макроэволюционные тенденции в защите молочая от монархов — латекс, карденолиды и толерантность к травоядным». В Оберхаузер, Карен (ред.). Монархи в меняющемся мире: биология и сохранение знаковой бабочки . Итака Лондон: Comstock Publishing, подразделение Cornell University Press . стр. 47–59. ISBN 978-0-8014-5560-5. OCLC  918150494.
  17. ^ Рамануджан, Кришна (зима 2008 г.). «Открытия: молочай эволюционирует, чтобы избежать нападения хищников». Northern Woodlands . 15 (4): 56.
  18. ^ Агравал, Анураг А .; Фишбейн, Марк (22 июля 2008 г.). «Филогенетическая эскалация и упадок стратегий защиты растений». Труды Национальной академии наук . 105 (29): 10057–10060. Bibcode : 2008PNAS..10510057A. doi : 10.1073 /pnas.0802368105 . ISSN  0027-8424. PMC 2481309. PMID  18645183. 
  19. ^ Каллис-Дюэль, Кристин; Виттоц, Паскаль; Дефоссе, Эммануэль; Расманн, Серхио (20 декабря 2016 г.). «Ослабление защиты растений от травоядных на высоком уровне на уровне сообщества». Экология растений . 218 (3). Springer : 291–304. doi :10.1007/s11258-016-0688-4. ISSN  1385-0237. S2CID  34282179.
  20. ^ «Мы быстро теряем монархов — вот почему». Животные . 21 декабря 2018 г. Архивировано из оригинала 24 февраля 2021 г. Получено 1 декабря 2022 г.
  21. ^ (1) "Butterfly Gardening: Introduction". Университет Канзаса : Monarch Watch . Архивировано из оригинала 2 февраля 2020 года . Получено 9 марта 2020 года .
    (2) "Monarch Watch: Monarch Waystation Program". Университет Канзаса , кафедра энтомологии . Архивировано из оригинала 18 ноября 2019 г. Получено 26 февраля 2019 г.
    (3) "Растения сада Монарх" (PDF) . Сан-Франциско , Калифорния : Партнерство опылителей . Архивировано из оригинала (PDF) 9 марта 2020 г. Получено 9 марта 2020 г.
  22. ^ Говард, Элизабет; Эшен, Харлен; Дэвис, Эндрю К. (2010). «Гражданские научные наблюдения за зимовкой бабочки-монарха на юге США». Psyche: A Journal of Entomology . 2010 : 1. doi : 10.1155/2010/689301 .
  23. ^ Satterfield, DA; Maerz, JC; Altizer, S (2015). «Утрата миграционного поведения увеличивает риск заражения для хозяина-бабочки». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 282 (1801): 20141734. doi : 10.1098/rspb.2014.1734. PMC 4308991. PMID  25589600. 
  24. ^ Majewska, Ania A.; Altizer, Sonia (16 августа 2019 г.). «Воздействие неместного тропического молочая способствует репродуктивному развитию мигрирующих бабочек-монархов». Насекомые . 10 (8): 253. doi : 10.3390/insects10080253 . PMC 6724006. PMID  31426310 . 
  25. ^ «Молочай для монархов». Национальная федерация дикой природы .
  26. ^ "Карта молочая - откройте для себя местный молочай". ВЫРАЩИВАЙТЕ РАСТЕНИЯ МОЛОЧАЯ . Получено 10 апреля 2022 г.
  27. ^ (1) Pocius, Victoria M.; Debinski, Diane M.; Pleasants, John M.; Bidne, Keith G.; Hellmich, Richard L. (8 января 2018 г.). «Бабочки-монархи не кладут все яйца в одну корзину: откладка яиц на девяти видах молочая Среднего Запада». Ecosphere . 9 (1). Экологическое общество Америки (ESA) : 1–13. Bibcode : 2018Ecosp...9E2064P. doi : 10.1002/ecs2.2064 . В нашем исследовании наименее предпочитаемые виды молочая A. tuberosa (без выбора; рис. 2) и A. verticillata (с выбором; рис. 3A) оба имеют низкие уровни карденолида, зафиксированные в литературе (Roeske et al. 1976, Agrawal et al. 2009, 2015, Rasmann and Agrawal 2011).
    (2) Абугаттас, Алонзо (3 января 2017 г.). «Monarch Way Stations». Capital Naturalist . Архивировано из оригинала 5 июня 2017 г. Получено 5 июня 2017 г. – через Blogger . Хотя это растение наименее любимо гусеницами монарха, поскольку в его листьях содержится очень мало токсинов (сердечных гликозидов), но другие бабочки и взрослые монархи любят его как источник нектара..
    (3) "Butterfly Weed: Asclepias tuberosa" (PDF) . Округ Беккер, Миннесота : Becker Soil and Water Conservation District. Архивировано (PDF) из оригинала 11 сентября 2020 г. . Получено 11 сентября 2020 г. . В отличие от других молочаев, это растение имеет прозрачный сок, а уровень токсичных сердечных гликозидов неизменно низок (хотя могут присутствовать и другие токсичные соединения)..
  28. ^ Джонсон, Глен А. (2019). Молочай Соединенных Штатов, включая Пуэрто-Рико и Виргинские острова США . Amazon KDP. стр. 7. ISBN 978-1-0811-7065-3.
  29. ^ Неринг, Джулия. "Потенциал нити молочая как натурального волокна в текстильной промышленности" (PDF) . Центр бакалаврских исследований.
  30. ^ Маккалоу, Элизабет А. (апрель 1991 г.). «Оценка молочнокислых нитей как изоляционного наполнителя». Textile Research Journal . 61 (4): 203–210. doi :10.1177/004051759106100403. S2CID  17783131.
  31. ^ Хаусвирт, Кэтрин (26 октября 2008 г.). «Героический молочай». The Christian Science Monitor . Получено 14 февраля 2014 г.
  32. ^ Уайкс, Джеральд (4 февраля 2014 г.). «Сорняк идет на войну, а Мичиган предоставляет боеприпасы». MLive Media Group . Журнал истории Мичигана . Получено 14 февраля 2014 г.
  33. ^ Евангелиста, Р. Л. (2007). «Удаление крылышек семян молочая для улучшения извлечения масла». Промышленные культуры и продукты . 25 (2): 210–217. doi :10.1016/j.indcrop.2006.10.002.
  34. ^ Бернстайн, Джаэла (13 октября 2016 г.). «Как компания из Квебека использовала сорняк, чтобы создать уникальное зимнее пальто». CBC News . Получено 5 января 2018 г.
  35. ^ Баук, Уитни (23 января 2020 г.). «БУДУЩЕЕ ЭКОЛОГИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ: МОЛОЧНАЯ НИТЬ». Fashionista.com .
  36. ^ Чарльз Сигисберт, Соннини (1810). Traité de l'asclépiade.
  37. ^ Августин, Кэти. «Монархи, молочай и вы». spinoffmagazine.com . Spin Off Magazine.
  38. ^ Чой, Хён Мин; Клауд, Ринн М. (1992). «Природные сорбенты при ликвидации последствий разливов нефти». Environmental Science & Technology . 26 (4): 772. Bibcode : 1992EnST...26..772C. doi : 10.1021/es00028a016.
  39. ^ "La soie d'Amérique passe en industrielle" . Радио Канады . Проверено 20 декабря 2015 г.
  40. ^ «Молочай рекламируется как суперприсоска для нефтяных пятен — с пользой для бабочек». cbc.ca. 2 декабря 2014 г.
  41. ^ Беккет, Р. Э.; Ститт, Р. С. (май 1935 г.). Молочай пустынный (Asclepias subulata) как возможный источник каучука (технический отчет). Министерство сельского хозяйства США. 73.

Внешние ссылки