Fleischfressende Pflanzen faszinieren Wissenschaftler seit langem und wurden von Charles Darwin in dem Buch beschrieben Insektenfressende Pflanzen (Darwin, 1875). Fleischfressende Pflanzen ziehen normalerweise tierische Beute an, fangen sie und verdauen sie durch modifizierte Blätter, die Fallen genannt werden. Keine fleischfressende Pflanze ist in der Lage, Beute an ihrer Blüte zu fangen. Givnishet al. (1984) schlugen vor, dass eine Pflanze zwei Grundvoraussetzungen erfüllen muss, um als fleischfressend zu gelten. Erstens muss es in der Lage sein, Nährstoffe aus toter Beute zu absorbieren und dadurch einen gewissen Fitnesszuwachs in Bezug auf gesteigertes Wachstum, Pollenproduktion oder Samenansatz zu erzielen. Zweitens muss die Pflanze eine gewisse Anpassung oder Ressourcenallokation aufweisen, deren primäres Ergebnis das aktive Anlocken, Fangen und/oder Verdauen von Beute ist. Die erste wird benötigt, um Fleischfresser von defensiver Anpassung zu unterscheiden, die tierische Feinde immobilisiert oder tötet, ohne zu einer wesentlichen Nährstoffaufnahme und damit zu einem erhöhten Pflanzenüberleben zu führen. Die zweite ist erforderlich, weil viele Pflanzen passiv davon profitieren können, indem sie einige Nährstoffe von toten Tieren aufnehmen, die sich im Boden oder auf Blattoberflächen zersetzen. Eine Pflanze muss mindestens eine Anpassung (dh aktive Anziehung, Aufnahme und Verdauung) in Kombination mit Nährstoffaufnahme aufweisen, um als fleischfressend eingestuft zu werden, da vielen Gattungen fleischfressender Pflanzen einige dieser Eigenschaften fehlen.
Ein seit langem bestehendes Problem in der Evolutionsbiologie, dh eine Erklärung für die ökologischen Bedingungen, unter denen sich botanische Fleischfresser wahrscheinlich wiederholt entwickeln, wurde von Givnish et al. (1984). In den letzten zehn Jahren wurden mehrere umfassende Übersichten über den Aufstieg fleischfressender Pflanzen veröffentlicht, die sich alle auf Kompromisse zwischen physiologischen und morphologischen Merkmalen konzentrierten. Ein neues Papier rein Annals of Botany überprüft das Kosten-Nutzen-Modell für die Evolution des botanischen Fleischfressers im Hinblick auf neue Daten zur Molekularbiologie von Fallenblättern und hebt die Bedeutung der Energiekosten aktiver Fangmechanismen hervor. Es befasst sich auch mit den Ähnlichkeiten zwischen Fleischfressern und pflanzlichen Abwehrmechanismen und der Rolle der Jasmonat-Signalübertragung bei Fleischfressern und erweitert die Interpretation des Kosten-Nutzen-Modells auf alternative Nährstoffbindungsstrategien in fleischfressenden Pflanzen.
Andrej Pavlovič und Michaela Saganová. Ein neuartiger Einblick in das Kosten-Nutzen-Modell für die Entwicklung botanischer Fleischfresser. Annals of Botany 06. Mai 2015 doi: 10.1093/aob/mcv050
Das Kosten-Nutzen-Modell zur Evolution botanischer Karnivorie bietet einen konzeptionellen Rahmen zur Interpretation einer Vielzahl vergleichender und experimenteller Studien an karnivoren Pflanzen. Dieses Modell geht davon aus, dass die modifizierten Blätter, sogenannte Fallen, einen erheblichen Kostenfaktor für die Pflanze darstellen. Dieser Kostenfaktor wird jedoch durch den Nutzen einer erhöhten Nährstoffaufnahme aus der Beute aufgewogen, der sich in einer Steigerung der Photosyntheserate pro Blattmasse oder -fläche (AN) in den von karnivoren Pflanzen besiedelten Mikrohabitaten äußert. Dieser Übersichtsartikel fasst die Ergebnisse der klassischen Interpretation des Kosten-Nutzen-Modells zur Evolution botanischer Karnivorie zusammen und hebt die Kosten und Nutzen aktiver Fangmechanismen hervor, darunter Wasserpumpen, elektrische Signalgebung und die Akkumulation von Jasmonaten. Neuartige alternative Sequestrierungsstrategien (Nutzung von Laubstreu und Kot) karnivorer Pflanzen werden ebenfalls im Kontext des Kosten-Nutzen-Modells diskutiert. Fallen karnivorer Pflanzen weisen eine geringere AN auf als Blätter, und die Blätter weisen nach der Nahrungsaufnahme eine höhere AN auf. Die Verdauung der Beute, das Pumpen von Wasser und die elektrische Signalübertragung verursachen erhebliche Kohlenstoffkosten (in Form einer erhöhten Atmungsrate, RD) für karnivore Pflanzen. Andererseits optimiert die Akkumulation von Jasmonat während der Verdauungsphase und die Umprogrammierung der Genexpression von Wachstum und Photosynthese hin zur Beuteverdauung die Enzymproduktion im Vergleich zur konstitutiven Sekretion. Diese Induzierbarkeit könnte sich als kostensparende Strategie entwickelt haben, die für karnivore Pflanzen von Vorteil ist. Die Ähnlichkeiten zwischen pflanzlichen Abwehrmechanismen und botanischem Karnivorismus werden hervorgehoben.
