Растения и многие неподвижные организмы выработали сложные системы химической защиты, направленные на снижение повреждений от травоядных животных. Эти системы основаны на синтезе, накоплении и высвобождении биологически активных соединений, влияющих на поведение, физиологию и выживаемость потребителей растительной биомассы.
Химическая защита от травоядных представляет собой совокупность метаболических и регуляторных процессов, результатом которых является образование веществ, снижающих поедаемость, усвояемость или питательную ценность тканей.
Ключевые функции защитных соединений:
Химическая защита действует на разных уровнях — от мгновенного раздражения рецепторов до долговременного влияния на репродуктивный успех травоядного.
Большинство защитных соединений относится к вторичным метаболитам — веществам, не участвующим напрямую в базовом энергетическом обмене, но критически важным для выживания.
Азотсодержащие соединения с выраженной физиологической активностью.
Алкалоиды часто обладают узкой дозовой границей между отпугивающим и летальным эффектом.
Крупнейший класс вторичных метаболитов, синтезируемых из изопреноидных предшественников.
Терпеноиды нередко локализованы в смолах, латексе и эфирных маслах.
Производные фенилпропаноидного пути.
Фенолы часто действуют комплексно, сочетая химическую и структурную защиту.
Химическая защита может быть постоянной или активироваться в ответ на повреждение.
Защитные вещества присутствуют в тканях постоянно.
Примеры: алкалоиды в семенах, цианогенные гликозиды в листьях.
Синтез или активация соединений происходит после начала поедания.
Индуцируемая защита может включать как усиление токсичности, так и изменение профиля летучих соединений.
Защитные вещества распределяются в организме неравномерно.
Такая локализация снижает риск автотоксичности и повышает селективность защиты.
Повреждение травоядным запускает выделение летучих органических соединений.
Эта форма защиты не направлена напрямую на травоядное, но снижает его давление через трофические взаимодействия.
Длительное взаимодействие приводит к эволюционной «гонке вооружений».
Некоторые насекомые способны не только нейтрализовать токсины, но и накапливать их для собственной защиты, используя растительные соединения против хищников.
Синтез вторичных метаболитов требует значительных ресурсов.
Экологическая стратегия вида определяется балансом между защитой и продуктивностью.
Химическая защита растений влияет на структуру сообществ.
На уровне экосистемы химические взаимодействия определяют потоки энергии и вещества, выходя далеко за рамки взаимодействия «растение — травоядное».