Växter måste stå på sig när skadedjur angriper. Det finns helt enkelt ingen flykt. Vissa växter spelar försvar och använder taggiga taggar, tjock bark eller till och med bittra smaker för att avvärja insekter och andra angripare. Men för många plantor är det bästa försvaret ett bra anfall. Dessa växter – inklusive vissa sorter av majs och bomull – ringer efter hjälp. Och rovdjur svarar ofta och anländer för att jaga växternas angripare.
Naturligtvis skriker inte växter bokstavligen till dessa medhjälpare. Istället producerar de kemikalier som kallas flyktiga ämnen. Sådana kemikalier avdunstar lätt och färdas på vindarna. Lukten av dessa ångor lockar tyst insekter eller andra hjälpare – organismer som forskare kallar “livvakter.”
Livvaktsdjur äter de skadedjur som äter växter. Så om växter har fiender, så är livvakter fiender till växternas fiender.
Växter utvecklade förmågan att producera dessa kemiska nödanrop för länge sedan. Forskare upptäckte dock denna hemliga signalering först 1988. Sedan dess har forskare undersökt hur växter använder dessa kemikalier för att kommunicera med djur. Deras överraskande fynd har börjat hjälpa bönder att öka mängden grödor de producerar – och de gör det med mindre behov av giftiga bekämpningsmedel.
Mäktigt rop
Genom att “försöka föreställa sig hur det skulle vara att vara en växt”, för 25 år sedan, hjälpte Marcel Dicke till att upptäcka hur växter kommunicerar med hjälp av flyktiga ämnen. Som entomolog (EN toh MOL eh GIZT) studerar Dicke insekter vid Wageningen University i Nederländerna. Tillbaka på 1980-talet studerade han och biologen Maurice W. Sabelis vid universitetet i Amsterdam bönväxter och spindkvalster som rov på dem.
Kvalster är inte insekter, utan avlägsna släktingar till spindlar. Varje kvalster är bara ungefär lika stor som ett pepparkorn. Men när legioner anländer kan dessa kvalster döda en bönväxt. Som tur är för växten älskar en så kallad rovkvalster att äta på spindkvalster.
Ett rovkvalster är spindkvalstrets naturliga fiende. Den är också en vän till bönväxten.Hans Smid
Efter många experiment visade Dicke och Sabelis att bönväxter släpper ut flyktiga ämnen när spindkvalster angriper. Även om människor inte kan lukta dessa ångor, kan rovkvalster det. Som en middagsklocka kallar dessa dofter livvaktskvalster för att äta – vilket kan rädda bönplantan.
Sedan den första upptäckten har forskare funnit att nästan alla växter kan ge liknande flyktiga rop om hjälp.
Så med livvakter tillgängliga, varför behöver bönder någonsin använda kemiska bekämpningsmedel för sina växter? “Vissa växter ropar på hjälp högre än andra”, förklarar Dicke. Han noterar faktiskt, “Vissa växter viskar bara.”
2012 visade entomolog Thomas Degen vid University of Neufchatel i Schweiz detta i tester med sex sorters majs. Hans team använde en anordning som de gav smeknamnet en “bazooka” för att slänga ett stort antal av en utskälld majspest, höstarmmasklarven, bland växterna. Forskarna släppte också två typer av getingar som äter armémaskar. Sedan mätte biologerna de flyktiga kemikalierna som varje majssort producerade när skadedjuren började mumsa på växtens blad. De vägde också skadedjuren på varje planta.
En “hög” majstyp avgav 15 gånger så mycket av nöddoften som den “tystaste” sorten. Majsväxter som skrek högst, kemiskt, hade minst armémaskar (mätt i vikt). Så att producera mer av de flyktiga nödämnena hjälpte majsväxter att undvika att bli uppätna.
Tyvärr kan det vara för sent när en växt lockar livvakter. Skadedjuren kan redan ha skadat växten allvarligt. Det är vad som händer med majsväxter som härjas av stamborren. Vuxna nattfjärilar av denna art lägger sina ägg på växande växter. När varje larv senare dyker upp ur ägget, börjar den snart tunnla in i växtens stjälk. Växterna svarar genom att pumpa ut kemikalier som drar till sig en liten geting.
Lockade av föreningarnas doft lägger dessa livvaktsgetingar sina egna ägg – den här gången på larverna. Snart kläcks dessa ägg och getinglarverna börjar äta stamborrarna. Även om detta kan döda skadedjuren innan de kan föröka sig, kan majsväxten redan dö.
Det kan vara dåliga nyheter på platser som Kenya, i Östafrika. Där odlar miljontals bönder majs på tomter som är mindre än en fotbollsplan. Dessa odlare kan förlora 88 procent av sin majsskörd på grund av skador från stamborrar. När det händer blir familjer hungriga.
Men tänk om majsplantor kunde signalera om hjälp mycket tidigare – innan stjälkborrar förstörde en växt? För två år sedan rapporterade ett team av forskare under ledning av Amanuel Tamiru och Zeyaur Khan upptäckter att en del majs kan göra just det.
Vid International Center of Insect Physiology and Ecology (ICIPE), i Mbita Point, Kenya, studerade de några typer av majs som traditionellt odlats i Latinamerika. Dessa växter skickade ut nödrop så snart skadedjuret börjar lägga sina ägg.
Förra året rapporterade de att de upptäckte att en del majs som odlats i Afrika gör samma sak. Dessa majsgrödor skickar ut sina nödrop innan stamborrlarverna kläcks och börjar äta sig.
I både Latinamerika och Afrika svarar ett par livvaktsgetingar på en majsväxts kemiska nödrop. En geting lägger ägg på växterna som kläcks snabbt. När larverna dyker upp kalasar de av stamborrägg. Den andra getingen gör samma sak, men dess larver riktar sig mot stamborrarlarver. Tillsammans eliminerar de två getingarterna framgångsrikt stamborrar innan skadedjuren kan förstöra majsplantan.
När en granne ringer
Kommer samtal om hjälp från en växtväxt under attack att gynna närliggande växter av samma art? Det ville Ali Zakir på Sveriges Lantbruksuniversitet i Alnarp veta. Som ekolog studerar han förhållandet mellan levande varelser och miljön.
Den egyptiska bomullsbladmaskmalen lägger sina ägg på bomullsväxter. Efter att larverna kläckts äter larverna upp växternas blad. Växten reagerar och avger en doft som lockar livvaktsinsekter att äta upp lövmaskarna.
De kan oroa sig för att de befintliga skadedjuren kommer att äta upp det mesta av löven innan de nya malarnas ägg får en chans att kläckas. Det kan svälta hennes barn. Eller kanske det inkommande skadedjuret oroar sig för att för många livvaktsinsekter är på väg. Det skulle också hota hennes ungas överlevnad.
Oavsett orsaken till det inkommande skadedjursbeslutet, hittade Zakirs grupp, vuxna lövmaskfjärilar som upptäcker nödkemikalier på närliggande växter, och lägger sina ägg någon annanstans.
Skadedjursmalar lade också färre ägg på bomull
nära växter som producerar lukter som signalerar att de blir attackerade. Så ja, visade Zakir, friska växter drar nytta av sina grannars nödrop.Dicke har också visat att när en växt producerar flyktiga hjälprop, gör sig närliggande växter av dess art redo att göra detsamma. Forskare kallar detta “priming”. En växts exponering för signalkemikalierna förbereder, eller förbereder, sina orörda grannar för att förbereda sig för en förestående attack.
Uppdatering av egenskaper
Nu när forskare har börjat knäcka koden för växt- och insektskommunikation, försöker vissa forskare översätta detta till information som bönderna kan använda. Dicke arbetar till exempel med växtförädlare för att utveckla gurkor som mer effektivt lockar livvakter. Dessa nya växter producerar en starkare lukt — ett högre rop på hjälp.
För inte så länge sedan visste växtförädlare ingenting om hur växter rekryterar djur för att avvärja angripare. Så uppfödare uppmärksammade istället andra egenskaper de kunde förändra. Till exempel utvecklade uppfödare majssorter som växte särskilt snabbt och gav större öron (med fler kärnor). En okänd bieffekt: Dessa förändringar dämpade ibland också majsens förmåga att ropa ut livvaktsinsekter.
Denna dämpning drabbar de flesta amerikansk majs, enligt Ted Turlings. Han är entomolog vid University of Neufchatel. Medan det finns hundratals sorter av majs i världen, odlar amerikanska bönder bara en handfull, och de tenderar att vara ganska lika. Även om alla dessa amerikanska majstyper växer snabbt och producerar stora och tunga öron, kan få fortfarande göra de flyktiga ämnen som signalerar när de attackeras av rotmaskar.
Majsrotmask är inte riktiga maskar. De är larver av flygande skalbaggar. När dessa maskliknande ungar utvecklas lever de i jord. Där äter de på rötter av majsväxter. Varje år kostar skadedjuren amerikanska bönder 1 miljard dollar i skördförstörelse och insekticidbehandlingar, enligt det amerikanska jordbruksdepartementet.
Rötterna hos vissa majsväxter producerar en kemikalie när de attackeras av dessa skadedjur. Detta lockar till sig små rovspolmaskar i jorden, kallade nematoder. Intressant nog attraheras nematoderna till kemikalien trots att djuren saknar nos (för att inte tala om ögon och öron). Dessa jordlevande livvakter är var och en cirka 2,5 millimeter (0,1 tum) långa, eller mindre än hälften så långa som en mänsklig ögonfrans.
Uppfödare som utvecklade nya amerikanska majssorter odlade av misstag fram förmågan att göra distress flyktiga. Forskare blev inte medvetna om problemet förrän 2005, när Turlings undersökte hur bönder kunde skydda majs från denna skadegörare.
Larven av den västra majsrotmasken. Vissa sorter av majs kan signalera nematoder som äter rotmasken. Andra majssorter kan inte. Ted Turlings
Shoo and lime
I Kenya har Khan hittat ett smart sätt att hantera majsskadegörare. Han planterar en speciell vildblomma mellan rader av majs och en typ av “killer” gräs utanför majsfälten. Blomman gör kemikalier som stöter bort majsskadegörare. Och gräset lockar bort skadedjur från majsen – där de flesta kommer att dö.
Khan arbetar med John Pickett från Rothamsted Research, en organisation för grödor i England. Tillsammans identifierade de kemikalierna som majs producerar när den attackeras av stamborrar. De två experterna identifierade sedan en vildblomma i ärtfamiljen, Desmodium, w som producerar samma kemikalier. Dessutom tillverkar denna blomma dessa kemikalier hela tiden, även när den inte angrips av skadedjur.
Sedan 1998 har Khan lärt bönder i Kenya att plantera
Desmodium mellan majsraderna. Detta ökar den majs som är tillgänglig för att skördas varje år.Så här fungerar det: Vildblommans förfalskning av en majsväxts nödrop tenderar att skicka stamborrmalar på flykt. Det är bara den första av en tvådelad strategi som Khan kallar “Push-Pull”. För den andra delen planterar bönder Napier-gräs bort från sina åkrar. Detta gräs som ofta matas till nötkreatur lockar till sig äggläggande stamfjärilar. Så medan blomman ger kraften att stöta bort skadedjur innan de lägger sina ägg, ger Napier-gräset dragkraften för att locka dem – och deras ägg – bort från planterad majs.
Dessa ägg kan fortfarande producera mycket mer av skadedjuren – förutom att Napier-gräs är en särskilt ohälsosam plantskola för larverna. Anledningen: Den är så superklibbig att de flesta stamborrarlarver snabbt fastnar. Endast en av fem ungar på Napier-gräs överlever för att bli vuxen.
Push-Pull-systemet kan mer än tredubbla mängden majs som är tillgänglig för skörd. Det är därför som idag mer än 55 000 bönder i Östafrika använder detta system. Bland dem finns president Barack Obamas styvmormor, kvinnan han kallar farmor Sarah!
Det är lätt att tänka på växter som passiva varelser eftersom de inte kan röra sig. Men ju mer forskare undersöker, desto mer lär de sig hur växter tar en mycket aktiv roll i att påverka världen omkring dem.
Se en kort video av getingar svärmar ett broccoliblad som äts av larver. Getingarna, lockade av flyktiga ämnen som produceras av växten, anländer för att lägga sina ägg inuti larverna.
Maktord
entomolog Forskare som studerar insekter.
ekolog Forskare som studerar sambanden mellan levande varelser.
kvalster Liten varelse släkt med spindlar och fästingar. Det är inte en insekt.
larv Omogen form av en insekt. Pluralis är larver.
nematod Typ av spolmask, finns vanligtvis i jord. Den är mycket liten, utan ögon, öron eller näsa.
parasit En organism som lever tillsammans med en annan levande varelse, kallad en värd, och orsakar skada på värden.
bekämpningsmedel Kemikalie som används för att döda skadedjur.
rovdjur Djur som dödar och äter andra levande varelser.
prime Förbered eller förbered för användning eller åtgärd.
flyktig Kemikalie som lätt avdunstar.
Ordsökning (klicka här för att skriva ut pussel)
Leave a Reply