Defesa contra o herbívoro

A defesa contra o herbívoro descreve as defesas vegetais para evitar que sejam comidas. Há muitas adaptações que melhoram a sobrevivência e a reprodução das plantas, reduzindo o impacto dos herbívoros.

Muitas plantas produzem produtos químicos que mudam o comportamento, o crescimento ou a sobrevivência dos herbívoros. Estas defesas químicas podem agir como repelentes ou toxinas aos herbívoros, ou reduzir a digestibilidade das plantas. Algumas plantas, conhecidas como hiperacumuladores, são especializadas no armazenamento de metais pesados que são tóxicos para os animais.

Algumas plantas estimulam a presença de inimigos naturais dos herbívoros, os quais, por sua vez, protegem a planta. Algumas plantas fornecem um lar para formigas que defendem fortemente a planta.

Outras estratégias defensivas utilizadas pelas plantas incluem escapar ou evitar herbívoros no tempo ou no lugar. Elas podem crescer onde as plantas não são facilmente encontradas ou alcançadas pelos herbívoros. Elas podem crescer quando os herbívoros não estão por perto. Os herbívoros podem ser desviados para partes não essenciais ou uma planta pode ser capaz de se recuperar dos danos causados por herbívoros.

Cada tipo de defesa pode ser constitutiva (sempre presente na planta), ou induzida (produzida em reação a danos ou estresse causado por herbívoros). As plantas podem reagir e reagem a danos.

Historicamente, os insetos têm sido os herbívoros mais significativos, especialmente as larvas de insetos. A evolução das plantas terrestres está intimamente associada com a evolução dos insetos. Enquanto a maioria das defesas das plantas são dirigidas contra os insetos, outras defesas evoluíram que são direcionadas aos herbívoros vertebrados, tais como aves e mamíferos.

O estudo das defesas vegetais contra herbívoros é importante, não apenas do ponto de vista evolutivo, mas também porque essas defesas podem ser utilizadas na agricultura, incluindo fontes de alimentos humanos e animais.

A hera venenosa produz urushiol para proteger a planta de herbívoros. Em humanos, este produto químico produz uma erupção cutânea alérgica.
A hera venenosa produz urushiol para proteger a planta de herbívoros. Em humanos, este produto químico produz uma erupção cutânea alérgica.

As luvas de raposa produzem vários produtos químicos mortais, a saber, glicosídeos cardíacos e esteroidais. Comê-la pode causar náuseas, vômitos, alucinações, convulsões ou morte.
As luvas de raposa produzem vários produtos químicos mortais, a saber, glicosídeos cardíacos e esteroidais. Comê-la pode causar náuseas, vômitos, alucinações, convulsões ou morte.

Defesas químicas específicas

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.

Evolução dos traços defensivos

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.

Linha do tempo da evolução das plantas e o início de diferentes modos de herbívoros de insetos
Linha do tempo da evolução das plantas e o início de diferentes modos de herbívoros de insetos

Viburnum lesquereuxii leaf with insect damage; Dakota Sandstone (Cretáceo) do Condado de Ellsworth, Kansas. A barra da balança tem 10 mm.
Viburnum lesquereuxii leaf with insect damage; Dakota Sandstone (Cretáceo) do Condado de Ellsworth, Kansas. A barra da balança tem 10 mm.

Uma lagarta tigre simples Danaus chrysippus fazendo um fosso para bloquear produtos químicos defensivos de Calotropis antes da alimentação
Uma lagarta tigre simples Danaus chrysippus fazendo um fosso para bloquear produtos químicos defensivos de Calotropis antes da alimentação

As plantas também precisam de animais

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.


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