Markant ist der Rand um die Öffnung zur Falle einer Kannenpflanze, das Peristom. Oft laufen Grate in die Fallgrube, aber warum? Warum nicht stattdessen etwas Widerhaken haben, um Insekten daran zu hindern, wieder herauszuklettern? David Labonte und Kollegen haben die Topografie dieser Felgen untersucht. Sie schließen Die Eingänge falten sich auf komplizierte Weise, um die Benetzbarkeit und Rutschfestigkeit der Fallen zu erhöhen.

Nepenthes ist eine Pflanzengattung, die in den Tropen vor allem in Südostasien jagt. Es produziert modifizierte Blätter, die Tassen oder Krüge mit einem Deckel darüber bilden. Beutetiere, normalerweise Arthropoden, kommen am Krug vorbei, um zu fressen, und fallen, während sie sich auf den Rand wagen, hinein. Einige Pflanzen tun dies Herstellung von Wachskristallen, die an Insektenpolstern haften bleiben und den Halt verhindern können. Aber nicht alles Nepenthes Pflanzen tun dies. Einige verwenden Wasser, um eine Nassfalle zu erstellen. Wie die Pflanze Wasser zuverlässig nutzen kann, ohne dass es schnell wegläuft, ist ein Rätsel.

Die Nassfalle funktioniert, indem sie Wasser verwendet, um eine Oberfläche mit geringer Griffigkeit auf der Pflanze zu schaffen. Die Pflanze tut dies, indem sie einen dünnen Wasserfilm an Ort und Stelle hält, sodass Sie im Idealfall eine sehr hydrophile Oberfläche haben. Das Problem dabei ist, dass die Kutikula, die äußerste Schicht der Pflanze, eine Barriere gegen Wasser sein muss, um die Feuchtigkeit bei warmem Wetter zu halten. Diese widersprüchlichen Bedürfnisse, sehr nass zu sein und dennoch eine wasserdichte Barriere zu bleiben, sind der Grund, warum Labonte und Kollegen die Fallen untersuchten.

Die Antwort liegt in den Graten auf dem Peristom, die in zwei Formen vorkommen.

Die am einfachsten zu erkennenden Grate sind die makroskopischen Grate. Diese bilden polare Kanäle, die auf und ab in die Falle laufen. Wasser fällt in diese Grate und läuft herunter und benetzt sie. Was Wasser nicht sehr gut tut, wird über die Grate geleitet. Das Team experimentierte, um zu sehen, wie schwierig es für Wasser war, von einem Hauptkanal zum anderen zu gelangen. Die Antwort ist Sehr.

Was sie herausfanden, war, dass sich Wasser in einem Kanal staute. Sobald das Wasser tiefer als der Kanal war, baute sich das Wasser als Wölbung auf, anstatt überzulaufen, bis es einen kritischen Winkel erreichte. Dann würde sich eine Masse davon bewegen, um den nächsten Kanal zu füllen. Anstatt sanft hinüber zu fließen, bewegte es sich in einer Reihe willkürlicher Schritte. Kombinieren Sie dies mit der Leichtigkeit, mit der Wasser durch die Kanäle geleitet wird, und es ist klar, dass Wasser, sobald es in das Peristom eintritt, in eine ganz bestimmte Richtung fließt, anstatt sich zu schlängeln.

Neben makroskopischen Kanälen besitzt das Peristom auch mikroskopische Kanäle. „Jeder mikroskopische Kanal besteht aus einer einzelnen Reihe überlappender Epidermiszellen, die eine Reihe von Stufen bilden“, schreiben Labonte und Kollegen. Diese Einzelzellkanäle ziehen Wasser durch Oberflächenspannung an und transportieren es auf und ab. KapillarwirkungDiese Kanäle erzeugen einen stabilen Wasserfilm, der Insekten in die darunterliegende Falle gleiten lässt. Das Gleiten funktioniert jedoch nur, wenn ein stabiler Kanal vorhanden ist, entlang dessen sich der Wasserfilm bilden kann. Hier kommen die makroskopischen Kanäle ins Spiel, die das Wasser entlang der mikroskopischen Erhebungen leiten.

Diese Kombination architektonischer Merkmale am Peristom trägt laut den Autoren in ihrem Artikel maßgeblich zur Effektivität der Fallen bei. „Obwohl die Kutikula des Peristoms nur mäßig hydrophil ist, bleibt sie aufgrund der Rauheit mikroskopischer Kanäle vollständig benetzbar und gleitfähig. Diese erhöhen die Stabilität des Wasserfilms unter den Haftpolstern, wodurch Insekten auf dem Wasser gleiten. Zusammen ergeben diese beiden Mechanismen einen effizienten Fangmechanismus, der es Kannenpflanzen ermöglicht, einige der geschicktesten Kletterer der Natur zu fangen.“

Zu verstehen, wie die Oberfläche eines Krugs so rutschig werden kann, könnte Anwendungen jenseits der Botanik und Entomologie haben. Durch das Verständnis, wie diese Oberflächen funktionieren, ist es möglicherweise möglich, benetzbare, rutschige Oberflächen an anderer Stelle ohne die Notwendigkeit einer chemischen Wechselwirkung zu entwickeln.

Ein bioRxiv-Preprint dieses Artikels ist frei verfügbar unter https://doi.org/10.1101/2020.10.09.332916