Defesa contra o herbívoro

Os produtos químicos vegetais evoluíram para afetar os insetos. Algumas dessas vias bioquímicas existem em vertebrados, inclusive humanos. Muitos produtos farmacêuticos são obtidos a partir do uso de plantas químicas para se protegerem dos herbívoros. Exemplos são o ópio, a aspirina, a cocaína e a atropina.

Os alcalóides das pirrolizidinas são produzidos pelas plantas como mecanismo de defesa contra os herbívoros dos insetos. Mais de 660 PAs e PA N-óxidos já foram identificados em mais de 6.000 plantas. Cerca da metade delas apresentam hepatotoxicidade, ou seja, atacam a função hepática.

As primeiras plantas terrestres evoluíram de plantas aquáticas há cerca de 450 milhões de anos (mya) no período Ordoviciano. Estas primeiras plantas terrestres não tinham tecido vascular e precisavam de água livre para sua reprodução. As plantas vasculares surgiram mais tarde e sua diversificação começou na era Devoniana (cerca de 400 mya). Elas tinham adaptações como revestimentos protetores para reduzir a evaporação de seus tecidos.

A reprodução e dispersão de plantas vasculares nestas condições secas foi alcançada através da evolução de estruturas especializadas de sementes. A diversificação das plantas floríferas (angiospermas) durante o período Cretáceo está associada ao súbito estouro da especiação dos insetos. Esta diversificação de insetos representou uma grande força seletiva na evolução das plantas, e levou à seleção de plantas que tiveram adaptações defensivas. Os primeiros herbívoros de insetos morderam ou mastigaram a vegetação; mas a evolução das plantas vasculares levou à co-evolução de outras formas de herbívoros, como a sucção de seiva, mineração de folhas, formação de fel e alimentação com néctar.

Registros de herbívoros

Nosso entendimento do herbívoro no tempo geológico vem de três fontes:

1. plantas fossilizadas que podem preservar evidências de defesa (tais como espinhas), ou de danos relacionados a herbívoros;
2. a observação de detritos vegetais em coprolíticos fossilizados (fezes de animais); e
3. a construção de peças bucais herbívoras.

Há muito tempo pensado como sendo um fenômeno mesozóico, as evidências para o herbívoro são encontradas quase tão logo os fósseis que poderiam mostrá-lo. Em menos de 20 milhões de anos após os primeiros fósseis de esporângios e caules em direção ao fechamento do Siluriano, em torno de 420 mya, há evidências de que eles estavam sendo comidos. Animais alimentados com esporos de plantas devonianas primitivas, e o cerne Rhynie também fornece provas de que organismos alimentados com plantas usando uma técnica de "trespassar e sugar". Muitas plantas desta época são preservadas com crescimento em forma de espinhos, o que pode ter tido um papel defensivo.

Durante os 75 milhões de anos seguintes, as plantas desenvolveram uma gama de órgãos mais complexos - das raízes às sementes. Havia um intervalo de 50 a 100 milhões de anos entre a evolução de cada órgão e a sua alimentação. A alimentação e a esqueletização dos furos são registradas no Permian inicial, com a alimentação do fluido superficial evoluindo até o final desse período.

Co-evolução

Os herbívoros dependem de plantas para a alimentação, e têm desenvolvido mecanismos para obter este alimento, apesar da evolução de muitas defesas vegetais. As adaptações de Herbivore para a defesa das plantas foram comparadas a traços ofensivos. São adaptações que permitem aumentar a alimentação e o uso de uma planta hospedeira. As relações entre herbívoros e suas plantas hospedeiras muitas vezes resultam em mudanças evolutivas recíprocas, chamadas de co-evolução.

Quando um herbívoro come, ele come plantas que não montam uma resposta defensiva suficiente. Isto cria a oportunidade para plantas que podem montar uma defesa. Assim, plantas com defesas se tornam as mais comuns. Nos casos em que esta relação demonstra especificidade (a evolução de cada traço é devida ao outro), e reciprocidade (ambos os traços evoluem), pensa-se que a espécie tenha co-evolvido.

O mecanismo de "fuga e radiação" para a co-evolução é a idéia de que as adaptações nos herbívoros e suas plantas hospedeiras têm sido a força motriz por trás da especiação. As adaptações têm desempenhado um papel na radiação das espécies de insetos durante a era das angiospermas. Alguns herbívoros desenvolveram maneiras de seqüestrar as defesas das plantas em benefício próprio, seqüestrando (mantendo) estes produtos químicos e utilizando-os para se protegerem dos predadores.

A maioria das plantas que defendem suas folhas tão vigorosamente, no entanto, precisam de animais. Até 98% das plantas floridas nas florestas tropicais de planície dependem de animais para a polinização e dispersão de sementes.