الاستیک فوق العاده: مایع کشنده گیاهان پارچ

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

در دنیای گیاهان گوشتخوار، تله‌های مگس زهره - با رفلکس‌های خودنمایی‌کننده و تکان‌دهنده‌شان - مدت‌هاست که در کانون توجه قرار گرفته‌اند. اما گیاهان استراتژی‌های خلاقانه زیادی برای جذب اشکال دارند، از موم‌های لغزنده گرفته تا درب‌های لرزان و مایعات با بافت عجیب.

گیاه پارچ رافلز (Nepenthes rafflesiana) یکی از این نمونه ها است. درخت انگور گرمسیری دارای برگ‌هایی قیفی‌شکل به نام پارچ است که شهد فریبنده‌ای روی لبه‌هایشان دارد، اما در داخل آن نوشیدنی لذت‌بخشی وجود ندارد. در عوض، آنها با مایع گوارشی اسیدی پر می شوند که در هنگام کشیدن کشیده می شوند، مانند یک تکه آدامس.

هنگامی که مگس ها و مورچه ها روی لبه برگ ها می لغزند، در حوضچه ای از این مایع فرو می روند. اما هرچقدر هم که تلاش کنند، اشکالات نمی توانند فرار کنند. لارنس گاوم، بوم شناس مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه و دانشگاه مونپلیه می گوید: «این مانند شن روان است. هرچه حشرات سریع‌تر بچرخند، مایعات به لطف رشته‌های طولانی قند موجود در آن مقاومت بیشتری دارند.

پس از سال‌ها مطالعه، دانشمندان هنوز در حال یادگیری چیزهای جدیدی در مورد چگونگی استفاده از گیاهان پارچ رافلز به این مایع عجیب هستند.

گاوم برای اولین بار در طول کار میدانی خود در اوایل دهه 2000 متوجه خواص غیرمعمول مایع گوارشی N. rafflesiana شد و به این فکر کرد که آیا آنها می توانند توانایی های آن را در شکار حشرات توضیح دهند. دو ویژگی او را جلب کرد: مایع پارچ غلیظ و مقاوم در برابر جریان به نظر می رسید - از نظر فیزیک، ویسکوزیته نسبتا بالایی داشت. به طور غیرعادی تر، هنگامی که بین انگشتان او کشیده شد، این مایع یک رشته نازک را تشکیل داد که نشان دهنده خاصیت ارتجاعی قوی بود.

برای بررسی خواص مایع، او با فیزیکدان یوئل فورتره از مرکز ملی فرانسه و دانشگاه اکس مارسی در فرانسه همکاری کرد. در مقاله ای که در سال 2007 منتشر شد، دانشمندان اولین کسانی بودند که هم ویسکوزیته و هم خاصیت ارتجاعی مایع را توصیف کردند.

آنها دریافتند که نیروی کشسانی مایع - یکی از ویژگی های مولکول های طولانی پلی ساکارید آن - 10000 برابر بیشتر از ویسکوزیته آن در هنگام شبیه سازی حرکات حشرات است. در واقع، ضربه های دیوانه وار یک حشره، ویسکوزیته مایع را کاهش می دهد و آن را روان تر می کند. (این اثر نازک شدن همچنین زمانی رخ می دهد که مایعاتی مانند رنگ و شکلات ذوب شده به سرعت هم زده شوند.) اما نیروی کشسانی قوی مایع همچنان حشرات را گیر می کند: وقتی حشرات سعی می کنند اندام خود را از استخر بیرون بکشند، مایع به سمت عقب می کشد، به خصوص زمانی که حشرات به سرعت حرکت می کنند.

محققان همچنین بررسی کردند که آیا این نیرو در مایع گوارشی کم آب کاهش می یابد یا خیر. آنها نمونه های مایع را در 9 ویال قرار دادند، سپس نمونه ها را به غلظت های مختلف رقیق کردند. سپس، در یک سری آزمایش، هوا را به آرامی در یک لوله نازک دمیدند تا یک مگس را روی سطح هر نمونه مایع فشار دهند، سپس آزمایش ها را با مورچه ها تکرار کردند. نکته قابل توجه، نیروی الاستیک به طور قابل توجهی در گرفتن حشرات موثر باقی ماند تا زمانی که مایع 95٪ رقیق شد.

این مایع «واقعا عجیب، چسبنده، الاستیک» چیزی بود که شارلوت اندرو، دانشجوی دکترای جانورشناسی در دانشگاه کمبریج را به مطالعه اخیر N. rafflesiana آورد.

گیاه باید مقدار ایده آل مایع را برای گرفتن و هضم طعمه خود حفظ کند. اما در زیستگاه گرمسیری خود، گاهی اوقات ممکن است با بارندگی کوبیده شود - پارچ را سرریز کند - یا خشکسالی را تحت تأثیر قرار دهد و مایع را خشک کند. اندرو و همکارانش می خواستند بدانند این تغییرات چگونه بر توانایی مایع در به دام انداختن حشرات تأثیر می گذارد و اینکه آیا گیاهان به طور فعال سطح مایعات گوارشی خود را کنترل می کنند یا خیر.

برای کشف این موضوع، محققان از خانه جنگلی این گیاه در بورنئو بازدید کردند. آنها روی پارچ های بالایی آن متمرکز شدند، که در بالای زمین معلق هستند، بدون پوشش شاخ و برگ و بیشتر در معرض هوا و هوس های آسمان قرار دارند.

به مدت بیش از یک ماه، هر روز صبح، دانشمندان چراغ قوه‌ای را بر روی پارچ‌ها می‌تاباندند و نشان می‌دادند که سطح مایعات با تغییرات آب‌وهوا تغییر می‌کند. سپس رابطه بین تعداد حشرات صید شده و ارتفاع مایع را اندازه گرفتند.

محققان دریافتند که حشرات زمانی که سطح مایعات کم یا زیاد می‌شود، بیشتر از دستگیری فرار می‌کنند. آنها همچنین متوجه شدند که این گیاهان گوشتخوار چقدر انعطاف پذیر هستند. هنگامی که دانشمندان سیل یا خشک شدن را شبیه سازی کردند، پارچ ها در عرض دو یا سه روز به سطح مایع اولیه خود بازگشتند. آنها مطالعه خود را در شماره مارس 2026 Annals of Botany منتشر کردند.

اندرو اکنون در حال بررسی مکانیسم های پشت این مدیریت سطوح مایعات است. تفکر کنونی گروه: وقتی بارندگی سطح مایع گوارشی را افزایش می‌دهد، مایع آب‌ریزه‌شده اضافی به طور غیرفعال از طریق دیواره‌های بالایی پارچ به سلول‌های گیاهی آن‌ورا پخش می‌شود. هنگامی که مایع گوارشی کم می شود، غدد گوارشی گیاهان هشدار می دهند تا مایع چسبنده بیشتری را به طور فعال پمپاژ کنند.

اندرو می گوید که تنظیم سیالات مدت هاست که در گیاهان مورد مطالعه قرار نگرفته است. با این حال، با تشدید تغییرات آب و هوایی، این توانایی مهم تر خواهد شد، و نه فقط در گیاهانی مانند نپنتس. او امیدوار است که کار او برای روشن کردن چگونگی کنترل حمل و نقل مایع توسط گیاهان به هدایت این میدان کمک کند. او می‌گوید: «در واقع قوطی بسیار جالبی از کرم‌ها از نظر نحوه تنظیم مایعات توسط گیاهان به روش‌های مختلف باز شد.

گاوم، به نوبه خود، سال ها پس از کارش در سال 2007 روی مایع گوارشی N. rafflesiana، به نگهداری گیاهان پارچ در فهرست تحقیقاتی خود ادامه داد. او بوی شهد این گوشتخواران، موم لغزنده ای که اغلب تله های آنها را می پوشاند و گونه های پشه ای که در داخل پارچ ها زندگی می کنند را بررسی کرده است. او می‌گوید: «در طول 20 سال تحقیق من، این گیاهان پارچ هرگز مجذوب من نشدند.»

CN S اندرو و همکاران، تله حشره ای که با شرایط آب و هوایی تنظیم می شود: گیاهان Nepenthes rafflesiana سطح مایع را در پارچ های خود کنترل می کنند تا شکار را به حداکثر برسانند، Annals of Botany (2025). DOI: 10.1093/aob/mcaf294

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →

این مقاله در اصل در مجله Knowable منتشر شده است.