Die Calla mit dem kometenartigen langen Schwanz erweist sich als giftig!

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Qin Yalong (Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Provinz Jiangsu, Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um die neuesten Geheimnisse der Biowissenschaften zu entschlüsseln, hat das Spitzentechnologieprojekt von China Science Popularization eine Artikelserie mit dem Titel „Neues Wissen über das Leben“ veröffentlicht, die Lebensphänomene interpretiert und die Geheimnisse der Biologie aus einer einzigartigen Perspektive enthüllt. Tauchen wir ein in die Welt des Lebens und erkunden wir die unendlichen Möglichkeiten.

In der freien Natur oder in Parks im Süden meines Landes begegnet man häufig der mehrjährigen Blattpflanze Alocasia odora (Roxb.) K. Koch aus der Familie der Araceae. Es ist immergrün, hat eine elegante Form und einen hohen Zierwert.

Als Unterholzkraut haben die Blätter der Calla eine langfristige Evolution durchlaufen, um die Lichtpunkte einzufangen, die durch das Blätterdach des Waldes scheinen. Ihre Blätter sind immer größer geworden und können mittlerweile eine Länge und Breite von über einem Meter erreichen.

Calla-Lilie

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

In der spezifischen Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit am frühen Morgen oder in der Nacht „spuckt“ die Calla flüssige Wassertropfen aus dem Rand ihrer Blätter, um überschüssiges Wasser aus dem Körper auszuscheiden. Die Wassertropfen kondensieren an der Blattspitze und tropfen dann nach unten. Darüber hinaus ähnelt der Blütenstand der Calla der Guanyin, weshalb sie auch den Spitznamen „Tropfendes Guanyin“ trägt. Wenn Sie in der Pflanzenwelt genau hinschauen, werden Sie feststellen, dass das Spucken von Wasser sehr verbreitet ist. Sogar einige Pilze (Pilze) „spucken manchmal Wasser“, was als Pilz-„Tropfphänomen“ bezeichnet wird.

Das Phänomen des „Wasserspuckens“ von Phyllostachys olgensis

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Alocasia ist giftig

Calla-Lilien enthalten giftige Inhaltsstoffe wie Calciumoxalatnadeln, Saponinglykoside und Alocasia. Wenn Sie nicht aufpassen, kann der Saft der Calla-Lilie bei Kontakt mit der Haut Juckreiz verursachen und zur Erblindung führen, wenn er in die Augen tropft. Das versehentliche Verschlucken des Wurzelstocks der Calla kann sogar zum Tod durch Ersticken oder Herzstillstand führen. Es gibt gelegentlich Berichte über Vergiftungen durch Callas im wirklichen Leben. Wenn Sie also eine Calla sehen, sollten Sie sie aus der Entfernung betrachten und nicht mit ihr spielen.

In der freien Natur haben manche Calla-Lilien regelmäßige, kreisrunde Löcher in ihren Blättern. Dabei handelt es sich um Meisterwerke von Blattkäfern, die sich von den Blättern der Calla-Lilien ernähren. Wenn die Alokasie gefressen oder beschädigt wird, wird das Gift über die Blattaderung freigesetzt.

Obwohl Callas giftig sind, beißen Blattkäfer, wenn sie sich von Calla-Blättern ernähren, schnell einen Kreis von Blättchen auf den großen Blättern ab, bevor die Giftstoffe der Calla übertragen werden. Dadurch wird die Übertragung der Giftstoffe durch die Blattadern unterbunden und die Tiere können das Essen in aller Ruhe genießen. Das Erstaunliche dabei ist, dass der regelmäßige Kreis die maximale Blattfläche darstellt, die ein Blattkäfer durch Nagen an einem Blatt derselben Länge erreichen kann. Jeder Biss ist also nicht umsonst.

Löcher in den Blättern der Calla

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Blütenstandsstruktur und Blütenphänologie der Alocasia-Lilie

Als Pflanze aus der Familie der Aronstabgewächse ist der einhäusige Kolben der Alocasia in einer Spatha geschützt. Die Spatha ist in zwei Teile geteilt. Der untere Teil ist geschlossen, oval oder kurz elliptisch, der obere Teil ist bootförmig und länglich.

Callas blühen das ganze Jahr über und haben ihren eigenen Duft. Der Blütenstand befindet sich in Diapause und von oben nach unten befinden sich Anhängsel, fertile männliche Blüten, sterile männliche Blüten und weibliche Blüten . Die Fortsätze befinden sich an der Spitze des Blütenstandes und sind kegelförmig.

Blütenstandsstruktur und Blütenphänologie der Alocasia, a: Blütenstandsstruktur;

b‒e: Blütenstandsentwicklungsprozess (b: Knospenstadium; c: weibliches Blütenstadium; d: männliches Blütenstadium; e: Fruchtstadium)

(Bildquelle: Referenzen)

Wenn die Calla blüht, sind die männlichen Blüten für die Pollenproduktion verantwortlich, die sterilen männlichen Blüten dienen den bestäubenden Insekten als Nahrung und die weiblichen Blüten erhalten Pollen und produzieren Früchte.

Auch der Blütenstand der Calla weist die Eigenschaft des zweihäusigen Geschlechts auf. Die weiblichen Blüten im Blütenstand reifen zuerst, die männlichen Blüten später . An der Außenseite des Blütenstandes befindet sich zwischen den oberen und unteren Tragblättern der Spatha eine Einschnürung , die die fruchtbaren männlichen Blüten im oberen Teil des Blütenstandes von den weiblichen Blüten im unteren Teil trennt.

Der Blütenstand der Alocasia erzeugt während der Blüte Wärme. Während der Blüte ziehen die Blütenstände bestäubende Insekten an und bieten ihnen durch die Erhöhung der Temperatur Schutz. Gleichzeitig kann die Erwärmung des Blütenstandes auch die Freisetzung von Blütenduft verstärken und die Entwicklung der Blütenorgane fördern, was relativ gut mit dem Wärmeerzeugungsphänomen von Lotos-, Magnolien- und Lotusblüten übereinstimmt.

Während der weiblichen Blütezeit ist das Aroma der Calla-Blütenstände am stärksten, die Narbe ist am klebrigsten und enthält eine kleine Menge an Sekreten. Zu diesem Zeitpunkt ist der thermische Effekt der Blüte in den Anhängseln und männlichen Blütenbereichen erheblich und die Kontraktion der Spatha ist noch nicht vollständig abgeschlossen. Durch die Kontraktion können alle Blütenbesucher in den Bereich der weiblichen Blüten gelangen, einschließlich Bestäuber, die fremden Pollen mit sich führen und so bei der Bestäubung der weiblichen Blüten helfen.

Während der männlichen Blütezeit schwächen sich der Blütenduft und die Wärmewirkung des Blütenstandes allmählich ab. Zu diesem Zeitpunkt ist die Kontraktion der Spatha vollständig abgeschlossen und der reife Pollen sowie sämtliche Blütenbesucher können den weiblichen Blütenbereich nicht mehr erreichen. Ob der Blütenstand Früchte trägt, ist somit klar.

Calla-Lilienbeeren

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Wenn die Bestäubung der weiblichen Calla-Blüten abgeschlossen ist, erscheinen mit der Reifung des Fruchtstandes die roten Beeren im Inneren. Vögel werden von der leuchtenden Farbe der Beeren angezogen und kommen, um sie zu fressen. Anschließend scheiden sie die Samen mit dem Kot aus und helfen so den Callas, ihre Samen über weite Strecken zu verbreiten.

Blütenbesucher und Bestäuber

Während der Bestäubungsperiode nutzen Pflanzen Blütensignale wie Farbe, Geruch und Form, um Insekten, Vögel und andere Arten anzulocken. Abhängig von der Funktion der besuchenden Insekten können diese in Blütenbesucher und Bestäuber unterteilt werden.

Blütenbesucher kommen normalerweise, um sich von Pollen, Nektar, Sekreten oder Blütengewebe zu ernähren, oder sie halten am Blütenstand an, um Eier abzulegen oder gelegentlich. Unter ihnen können nur diejenigen Blütenbesucher als Bestäuber bezeichnet werden, die als wirksame Überträger des Pollentransports dienen und den Pflanzen wirklich dabei helfen, die Bestäubung abzuschließen.

Allgemeines Bestäubungssystem

Die Bestäubungsbeziehungen zwischen Bestäubern und Pflanzen, die nicht exklusiv sind, gehören zum generalisierten Bestäubungssystem. Bei einigen Pflanzen mit generalistischer Bestäubung produzieren die meisten Blüten große Mengen Pollen, wodurch nicht nur der Bestäubungs- und Nahrungsbedarf der Bestäuber gedeckt, sondern auch der Pollenverlust ausgeglichen werden kann, der durch eine große Anzahl von Blütenbesuchern entsteht. Die Bestäubungseffizienz ist gering. Die meisten Blütenpflanzen in der Natur gehören zum generalistischen Bestäubungssystem.

Spezialisiertes Bestäubungssystem

Die neuesten Forschungsergebnisse von Ding Xiang und anderen zeigen, dass die Calla-Fruchtfliege C. alocasia und die Calla-Fruchtfliege C. xenalocasiae der Gattung Colocasiomyia hochspezialisierte bestäubende Insekten im Bestäubungsprozess von Callas sind und ein spezialisiertes Bestäubungssystem mit Callas entwickelt haben.

Während der weiblichen Blütezeit tragen Taro-Fruchtfliegen fremden Pollen durch die Kontraktion der Spatha in den weiblichen Blütenbereich zur Bestäubung. Dabei ernähren sie sich von den Sekreten der Narben des männlich sterilen Bereichs und des weiblichen Blütenbereichs. Während der Blütezeit der männlichen Blüten bewegen sich Taro-Fruchtfliegen im fruchtbaren Bereich der männlichen Blüten, ernähren sich von Pollen und paaren sich. Anschließend transportieren sie Pollen aus dem fruchtbaren Bereich der männlichen Blüte zur Bestäubung zu einem anderen Blütenstand der Calla.

Obwohl in diesem Bestäubungssystem 10 Arten nicht bestäubender Insekten wie die Familie Apidae, Familie Pederidae und Familie Tarsonematidae häufig die Blütenstände besuchen, beteiligen sie sich nicht an der Bestäubung. Stattdessen konkurrieren sie mit Bestäubern um Pollen und Blütenstandssekrete und vermehren sich sogar, wodurch sie mit der Bestäubung und Vermehrung der Taro-Fruchtfliege konkurrieren.

Typische Aktivitäten von Insekten und ihren Nachkommen beim Besuch von Calla-Lilien: a‒c: Aktivitäten der Nachkommen von Taro-Fruchtfliegen im Blütenstand zu verschiedenen Zeiten;

a: Eier der Taro-Fruchtfliege (weibliches Blütenstadium); b: Larven der Taro-Fruchtfliege (männliches Blütenstadium);

c: Taro-Fruchtfliege-Puppe (Fruchtstadium); d: Blütenbesucher übertragen Pollen auf die Narbe (weibliches Blütenstadium);

e: Blütenbesucher der Apidae sammeln Pollen (männliche Blütezeit); f: Blütenbesucher der Apidae knabbern an sterilen Blüten (weibliche Blütezeit);

g: Nagespuren an sterilen Blüten; h: geschlüpfte Larven der Familie Pseudocercidae (steriler Bereich der männlichen Blüten).

(Bildquelle: Referenzen)

Erstaunlicherweise entspricht der Fortpflanzungsprozess der Taro-Fruchtfliege im Blütenstand der Calla dem Wachstumsstadium des Blütenstands der Calla. Taro-Fruchtfliegen legen während der Blütezeit der Weibchen Eier, entwickeln sich während der Blütezeit der Männchen zu Larven und entwickeln sich während der Fruchtzeit zu Puppen.

In der Natur haben viele Pflanzen spezialisierte Bestäubungssysteme mit spezialisierten Bestäubern entwickelt.

Spezialisiertes Bestäubungssystem der Banyanbaum-Feigenwespe

In der Natur gibt es mehr als 800 Arten von Banyanbäumen. Sie haben eine Koevolution von etwa 75 Millionen Jahren mit Feigenwespen durchlaufen und dabei nach und nach ein hochspezialisiertes mutualistisches Symbiosensystem gebildet, das zum spezialisiertesten Bestäubungs- und Symbiosensystem geworden ist, das bis heute bekannt ist.

Aufgrund der einzigartigen „versteckten Blütenstandsstruktur“ des Banyanbaums können in der Natur nur Feigenwespen ihm bei der Bestäubung helfen.

Symbiotische Beziehung zwischen Feige und Feigenwespe

(Fotoquelle: World Knowledge Pictorial)

Feigenwespen werden in bestäubende Feigenwespen und nicht bestäubende Feigenwespen unterteilt. Normalerweise wird jeder Feigenbaum nur von einer bestimmten bestäubenden Feigenwespe bestäubt. Obwohl in manchen Feigenpflanzen mehrere bis Dutzende nicht bestäubender Feigenwespen nebeneinander existieren können, bestäuben sie selten weibliche Blüten.

Ähnlich wie bei Calla-Lilien reifen bei einhäusigen Banyanbäumen die weiblichen und männlichen Blüten im selben Blütenstand zu unterschiedlichen Zeiten. Während der weiblichen Blütezeit geben die Feigen spezielle flüchtige Stoffe ab, um bestimmte bestäubende Feigenwespen anzulocken, die Pollen männlicher Blüten tragen und sich während der weiblichen Blütezeit in den neuen Blütenstand bohren, um die Bestäubung abzuschließen.

Yucca serrata – Spezialisiertes Bestäubungssystem der Yucca-Motte

Yucca stammt ursprünglich aus Nordamerika und hat jedes Jahr im August und September ihre Blütezeit. Seine großen Rispen sind tagsüber geschlossen und nachts geöffnet. Die Blüten der Pteris ovata haben keine Kelchblätter, sondern sechs Blütenhüllblätter und sechs Staubblätter, die von einem zusammengesetzten Stempel umgeben sind, der aus der Vereinigung dreier Fruchtblätter besteht. Die untere Hälfte des Stempels ist säulenförmig, die obere ist dreilappig und nach außen gebogen.

Yucca

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

In China blüht die Yucca jedes Jahr, trägt aber nie Früchte. Dies liegt am Fehlen der Yuccamotte, dem einzigen in Nordamerika heimischen bestäubenden Insekt. In der Gegend blüht die Yucca-Orchidee nachts und verströmt einen einzigartigen Duft, der Yucca-Motten anzieht. Zu diesem Zeitpunkt haben die Yucca-Motten ihre Paarung abgeschlossen und der weibliche Falter fliegt zuerst zur Spitze des Staubblatts, sammelt Pollen und rollt ihn zu einer Kugel zusammen.

Anschließend fliegt der weibliche Falter mit dem Pollenballen zu einer anderen Blüte und bleibt am Rand der Stempelsäule stehen. Sie durchbohren die Eierstockwand mit ihrem Legebohrer und legen 1–6 Eier. Nachdem die Motte ihre Eier abgelegt hat, klettert sie auf die Spitze der Narbe und stopft den von der vorherigen Blüte gesammelten Pollen so tief wie möglich durch das Loch an der Spitze des Stempels, um der Yucca zu helfen, die Bestäubung abzuschließen.

Yucca-Blüten

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Nach Abschluss der Bestäubung entwickelt sich der Fruchtknoten der Yucca allmählich und schwillt an. Nachdem das Yucca-Mottenbaby in seinem Eierstock geschlüpft ist, ernährt es sich von einigen der frischen und zarten Samen der Yucca-Pflanze, bricht schließlich aus der Wand aus und gräbt sich in den Boden, um sich zu verpuppen. Wenn die Yucca im folgenden Jahr blüht, bricht der Yucca-Motte aus seinem Kokon aus, findet einen Partner zur Paarung und fliegt dann zur Yucca-Blüte, um sie zu bestäuben und Eier zu legen. Damit beginnt ein neuer Lebenszyklus.

Auf diese Weise durchliefen die Yucca und die Yuccamotte eine lange Phase der Koevolution, wobei die Yuccamotte zum einzigen Bestäuber der Yucca wurde. Die Yucca bot dem Falter Schutz und Nahrung für seine Fortpflanzung, und die beiden Pflanzen bauten ein spezialisiertes Bestäubungssystem auf und gingen eine obligatorische symbiotische Beziehung ein.

Spezialisiertes Bestäubungssystem der Akelei (Aquilegia columbine)

Im Leben gibt es eine andere Art von Pflanzen mit sehr hohem Erscheinungswert, die ebenfalls ein spezialisiertes Bestäubungssystem mit Bestäubern entwickelt haben. Es handelt sich um Aquilegia-Pflanzen aus der Familie der Ranunculaceae.

Der Name der Aquilegia serrata geht auf das alte chinesische Acker- und Saatgerät zurück – den Pflug. Der untere Teil ihrer Blütenblätter erweitert sich oft zu röhrenförmigen Sporen, die den Pflugschenkeln eines Pfluges sehr ähnlich sehen.

Das Nektargewebe im Inneren des Sporns der Aquilegia sondert Nektar ab, den Bestäuber mögen, aber dieser Nektar ist nicht für alle Blütenbesucher vorbereitet. Nur diejenigen Blütenbesucher, die Aquilegia bei der Bestäubung helfen, können nach einer langen Zeit der Koevolution an den köstlichen Nektar gelangen.

Akelei

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Die Länge und Form der Blütenstände verschiedener Aquilegia-Arten variieren. Über den Blütenstand und den Nektar an der Unterseite des Blütenstands verfügt jede Aquilegia-Art über spezifische Bestäuber wie Schwärmer, Drohnen, Kolibris usw., die ihr bei der Bestäubung helfen und so ein spezialisiertes Bestäubungssystem aufbauen.

Kometenorchidee - Spezialisiertes Bestäubungssystem des Langschnabelschwärmers

Im Jahr 1862 erhielt der britische Naturforscher Darwin ein Orchideenexemplar aus Madagaskar in Afrika. Die Blüten des Exemplars hatten einen bis zu 30 Zentimeter langen Sporn. Er vermutete, dass in der Gegend ein Schwärmer mit einem Mundwerkzeug (Schnabel) vergleichbarer Länge leben müsse, der den Nektar am Ende des Sporns saugen und bestäuben könne. Daher nannten die Leute sie Darwin-Orchidee. Da ihre Blütenform an einen Kometen mit langem Schweif erinnert, trägt sie den Namen „Riesen-Kometen-Orchidee“. Aufgrund seines extrem langen Blütensporns lautet sein wissenschaftlicher Name Angraecum sesquipedale Thouars.

Kometblau mit großer Reichweite

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Erst 1903 wurde auf Madagaskar der von Darwin vorhergesagte Langschnabelschwärmer mit einem bis zu 30 cm langen Schnabel entdeckt. Im Jahr 1992 wurde zum ersten Mal der Vorgang dokumentiert, wie ein Langschnabelschwärmer eine weitreichende Kometenorchidee bestäubt. Dies ist ein perfektes Beispiel für die Koevolution von Pflanzen und Bestäubern. Zwischen den beiden wurde ein spezielles Bestäubungssystem aufgebaut und sie vermehrten sich gemeinsam in Madagaskar.

Abschluss

Nach einer langen Evolutionsphase benötigen etwa 90 % der Angiospermen der Welt Insekten, Vögel und Säugetiere als Medien zur Verbreitung von Pollen. Sie bilden einzigartige allgemeine und spezialisierte Bestäubungssysteme, die gemeinsam die Evolution und Fortpflanzung von Tieren und Pflanzen fördern und weiterhin die Überlebensweisheit aller Dinge in der Natur vermitteln.

Quellen:

1. Ding Xiang, Yu Yuanjun, Song Xiqiang et al. Spezialisiertes Bestäubungssystem der Alocasia mit generalisierten Blütenbesuchern[J]. Biodiversity Science, 2024, 32 (6): 24069, Seiten 1-11.

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