に対する防御とは、

草食に対する防御とは、食べられないようにするための植物の防御について説明しています。草食動物の影響を軽減することで、植物の生存と繁殖を向上させる多くの適応があります

多くの植物は、草食動物の行動、成長、または生存を変化させる化学物質を生産している。これらの化学的防御は、草食動物に対する忌避剤や毒素として作用したり、植物の消化率を低下させたりする。高集積植物として知られる植物の中には、動物にとって有毒な重金属を貯蔵することに特化したものもある。

いくつかの植物は、草食動物の天敵の存在を促し、その結果、植物を保護します。いくつかの植物は、植物を強く守るアリのための家を提供します。

植物が使用する他の防御戦略には、時間的にも場所的にも草食動物から逃げたり、避けたりすることが含まれます。草食動物が容易に見つけられない場所や、草食動物に狙われない場所に生育することもあります。草食動物が周りにいないときに成長することがあります。草食動物は、必要のない部分に迂回してしまうかもしれないし、植物は草食によって引き起こされたダメージから回復することができるかもしれない。

それぞれのタイプの防御は、構成的なもの(植物に常に存在するもの)と誘導的なもの(草食動物による損傷やストレスに反応して生じるもの)があります。植物はダメージに反応することができますし、反応します。

歴史的には、昆虫が最も重要な草食動物であり、特に昆虫の幼虫が最も重要であった。陸上植物の進化は、昆虫の進化と密接に関連している。ほとんどの植物の防御は昆虫に対するものですが、鳥類哺乳類などの脊椎動物の草食動物を対象とした防御も進化してきました。

草食に対する植物防御の研究は、進化論的な観点からだけでなく、これらの防御は人間や家畜の食料源を含む農業にも利用できるため、重要である。

フォックスグローブは、いくつかの致命的な化学物質、すなわち心臓とステロイド配糖体を生成します。それを食べると、吐き気、嘔吐、幻覚、痙攣、または死を引き起こす可能性があります。Zoom
フォックスグローブは、いくつかの致命的な化学物質、すなわち心臓とステロイド配糖体を生成します。それを食べると、吐き気、嘔吐、幻覚、痙攣、または死を引き起こす可能性があります。

ポイズンツタは、草食動物から植物を守るためにウルシオールを産生する。人間では、この化学物質はアレルギー性の皮膚発疹を発生させます。Zoom
ポイズンツタは、草食動物から植物を守るためにウルシオールを産生する。人間では、この化学物質はアレルギー性の皮膚発疹を発生させます。

特定の化学的防御

植物の化学物質は昆虫に影響を与えるように進化してきた。このような生化学的経路のいくつかは、ヒトを含む脊椎動物にも存在しています。多くの医薬品は、草食動物から身を守るために植物が使用する化学物質から得られる。例としては、アヘン、アスピリンコカイン、アトロピンなどがあります。

ピロリジジンアルカロイドは、昆虫草食動物に対する防御機構として植物によって生成されます。660以上のPAとPA N-オキシドが6,000以上の植物で確認されています。それらの約半分は肝毒性を示す、すなわち、彼らは肝機能を攻撃する。

防御形質の進化

最古の陸上植物は、約4億5000万年前(マイア)のオルドビス紀に水生植物から進化した。これらの初期の陸上植物には維管束組織がなく、繁殖には自由な水を必要としていました。維管束植物は後に登場し、その多様化はデボン紀(約4億年前)に始まりました。維管束植物は、組織からの蒸発減らすための保護膜のような適応を持っていました。

このような乾燥した環境下での維管束植物の繁殖と分散は、特殊な種子構造の進化によって達成された。白亜紀の間の開花植物(血管性植物)の多様化は、昆虫の突然の種分化のバーストと関連している。昆虫のこの多様化は、植物の進化における主要な選択力を表し、防御的適応を持っていた植物の選択につながった。初期の昆虫の草食動物は植生を噛んだり噛んだりしていましたが、維管束植物の進化は、樹液を吸うこと、葉を採掘すること胆汁を形成すること、蜜を供給することなど、他の形態の草食の共進化をもたらしました

草食動物の記録

地質学的時間における草食性の理解は、3つのソースから得られます。

  1. 防衛の証拠(トゲなど)を保存している可能性のある化石化した植物、または草食性に関連した損傷。
  2. 化石化したコプロライト(動物の糞)に含まれる植物の破片の観察。
  3. 草食動物の口唇の構造。

長い間、中生代の現象と考えられてきたが、草食の証拠は、それを示すことができる化石とほぼ同時に発見されている。シルル紀の終わりに近い420ミャー前後の胞子や茎の最初の化石から2000万年以内に、それらが食べられていたという証拠があります。動物は初期のデボン紀の植物の胞子を食べていたし、ライニーの岩石は、生物が「穿孔して吸う」技術を使って植物を食べていた証拠を提供しています。この時代の多くの植物は、防御的な役割を持っていたかもしれない棘のような成長で保存されています。

その後の75000万年の間に、植物は根から種子まで、より複雑な器官の範囲を進化させました。それぞれの器官が進化して、それが食べられるようになるまでには、5000万年から1億年のギャップがありました。穴餌と骨格化はペルミ紀初期に記録されており、その期間の終わりまでには表面の流体餌が進化していました。

共進化

草食動物は食物を植物に依存しており、多くの植物防御の進化にもかかわらず、この食物を得るためのメカニズムを進化させてきた。草食動物の植物防御への適応は、攻撃的な形質に例えられてきた。これは、餌を増やして宿主植物を利用することを可能にする適応である。草食動物と宿主植物との関係は、しばしば共進化と呼ばれる相互進化の結果をもたらします。

草食動物が食べるときは、十分な防御反応が得られない植物を食べる。これにより、防御機能を持った植物が出現する機会が生まれます。そのため、防御機能を持つ植物がより一般的になります。この関係が特異性(各形質の進化は他の形質による)と互恵性(両方の形質が進化する)を示す場合、その種は共進化したと考えられます。

共進化の「逃げと放射」のメカニズムは、草食動物と宿主植物の適応が種分化の原動力になったという考え方である。この適応は、血管性植物の時代の昆虫種の放射に役割を果たしてきた。いくつかの草食動物は、これらの化学物質を隔離(保持)し、捕食者から身を守るために利用することで、植物の防御を自分たちの利益のためにハイジャックする方法を進化させてきた。

植物の進化の年表と昆虫の草食のさまざまなモードの始まりZoom
植物の進化の年表と昆虫の草食のさまざまなモードの始まり

Viburnum lesquereuxiiの 虫害を受けた葉;カンザス州エルズワース郡のダコタ砂岩(白亜紀).スケールバーは10mm。Zoom
Viburnum lesquereuxiiの 虫害を受けた葉;カンザス州エルズワース郡のダコタ砂岩(白亜紀).スケールバーは10mm。

餌を与える前に、カロトロピスの防御化学物質を遮断するために堀を作る平地虎毛虫 Danaus chrysippusZoom
餌を与える前に、カロトロピスの防御化学物質を遮断するために堀を作る平地虎毛虫 Danaus chrysippus

植物にも動物が必要

葉を元気に守る植物の多くは、動物を必要としています。熱帯低地の熱帯雨林では、花を咲かせる植物の98%が受粉種子散布のために動物に依存しています。

質問と回答

Q:草食系対策とは何ですか?


A:植物が草食動物に食べられたときの影響を軽減するために行う適応のことです。

Q:植物はどのようにして草食動物から身を守るのですか?


A:植物は、忌避剤や毒素となる化学物質を生産する、動物に有害な重金属を貯蔵する、草食動物の天敵の存在を促す、植物を強く守るアリの住みかを提供する、時間や場所によって草食動物から逃げる・避けるなど、さまざまな戦略で身を守っているのです。

Q:これらの防御機能は、常に植物に備わっているのですか?


A:いいえ。これらの防御機能は、構成的なもの(植物に常に存在する)と誘導的なもの(草食動物による被害やストレスに反応して生じる)があります。

Q:植物の防御に関係する動物にはどんなものがありますか?


A: 歴史的に見ると、植物の防御に最も重要なのは昆虫です。陸上植物の進化は、昆虫の進化と密接な関係があるのです。

Q: 脊椎動物の草食動物を対象とした防御策はあるのでしょうか?


A: はい、鳥や哺乳類などの脊椎動物の草食動物を狙った防御戦略も進化しています。

Q:なぜ植物の防御を研究することが重要なのですか?



A:植物の草食に対する防御を研究することは、進化的な観点だけでなく、人間や家畜の食料源として農業に利用することができるため、重要なのです。

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