Pertahanan terhadap herbivora

Bahan kimia tanaman telah berevolusi untuk mempengaruhi serangga. Beberapa jalur biokimia ini ada pada vertebrata, termasuk manusia. Banyak obat-obatan didapat dari bahan kimia yang digunakan tanaman untuk melindungi diri dari herbivora. Contohnya adalah opium, aspirin, kokain, dan atropin.

Alkaloid pirrolizidin diproduksi oleh tanaman sebagai mekanisme pertahanan terhadap herbivora serangga. Lebih dari 660 PA dan PA N-oksida telah diidentifikasi pada lebih dari 6.000 tanaman. Sekitar setengah dari mereka menunjukkan hepatotoksisitas, yaitu menyerang fungsi hati.

Tumbuhan darat paling awal berevolusi dari tumbuhan air sekitar 450 juta tahun yang lalu (mya) pada periode Ordovisium. Tumbuhan darat awal ini tidak memiliki jaringan vaskular dan membutuhkan air bebas untuk reproduksinya. Tumbuhan vaskular muncul kemudian dan diversifikasi mereka dimulai pada era Devonian (sekitar 400 mya). Mereka memiliki adaptasi seperti lapisan pelindung untuk mengurangi penguapan dari jaringan mereka.

Reproduksi dan penyebaran tumbuhan vaskular dalam kondisi kering ini dicapai melalui evolusi struktur biji khusus. Diversifikasi tumbuhan berbunga (angiospermae) selama periode Kapur dikaitkan dengan ledakan spesiasi mendadak pada serangga. Diversifikasi serangga ini merupakan kekuatan selektif utama dalam evolusi tanaman, dan menyebabkan pemilihan tanaman yang memiliki adaptasi defensif. Herbivora serangga awal menggigit atau mengunyah vegetasi; tetapi evolusi tanaman vaskular mengarah pada evolusi bersama dari bentuk-bentuk herbivora lainnya, seperti penghisap getah, penambangan daun, pembentukan empedu, dan pemberian makan nektar.

Catatan tentang herbivora

Pemahaman kita tentang herbivora dalam waktu geologi berasal dari tiga sumber:

1. fosil tumbuhan yang mungkin menyimpan bukti pertahanan (seperti duri), atau kerusakan yang berhubungan dengan herbivora;
2. pengamatan sisa-sisa tumbuhan dalam fosil koprolit (kotoran hewan); dan
3. konstruksi dari mulut herbivora.

Lama dianggap sebagai fenomena Mesozoikum, bukti untuk herbivora ditemukan hampir secepat fosil yang dapat menunjukkannya. Dalam waktu kurang dari 20 juta tahun dari fosil pertama sporangia dan batang menjelang penutupan Silurian, sekitar 420 mya, ada bukti bahwa mereka sedang dimakan. Hewan memakan spora tanaman Devonian awal, dan Rhynie chert juga memberikan bukti bahwa organisme memakan tanaman dengan menggunakan teknik "tusuk dan hisap". Banyak tumbuhan pada masa ini diawetkan dengan pertumbuhan seperti tulang belakang, yang mungkin memiliki peran defensif.

Selama 75 juta tahun berikutnya, tumbuhan mengembangkan berbagai organ yang lebih kompleks - dari akar hingga biji. Ada jeda 50 hingga 100 juta tahun antara setiap organ yang berevolusi, dan organ tersebut diberi makan. Lubang makan dan skeletonisasi tercatat pada Permian awal, dengan pemberian cairan permukaan yang berkembang pada akhir periode itu.

Evolusi bersama

Herbivora bergantung pada tanaman untuk makanan, dan telah berevolusi mekanisme untuk mendapatkan makanan ini meskipun evolusi banyak pertahanan tanaman. Adaptasi herbivora terhadap pertahanan tanaman telah disamakan dengan sifat ofensif. Mereka adalah adaptasi yang memungkinkan peningkatan pemberian makan dan penggunaan tanaman inang. Hubungan antara herbivora dan tanaman inangnya sering menghasilkan perubahan evolusi timbal balik, yang disebut evolusi bersama.

Ketika herbivora makan, ia memakan tumbuhan yang tidak memberikan respon pertahanan yang memadai. Hal ini menciptakan peluang bagi tumbuhan yang dapat melakukan pertahanan. Jadi, tanaman dengan pertahanan menjadi semakin umum. Dalam kasus di mana hubungan ini menunjukkan kekhususan (evolusi masing-masing sifat disebabkan oleh yang lain), dan timbal balik (kedua sifat berevolusi), spesies dianggap telah berevolusi bersama.

Mekanisme "pelarian dan radiasi" untuk evolusi bersama adalah gagasan bahwa adaptasi pada herbivora dan tanaman inangnya telah menjadi kekuatan pendorong di balik spesiasi. Adaptasi tersebut telah berperan dalam radiasi spesies serangga selama zaman angiosperma. Beberapa herbivora telah berevolusi dengan cara membajak pertahanan tanaman untuk keuntungan mereka sendiri, dengan cara mengasingkan (menyimpan) bahan kimia ini dan menggunakannya untuk melindungi diri mereka sendiri dari predator.

Sebagian besar tumbuhan yang mempertahankan daunnya dengan penuh semangat tetap membutuhkan hewan. Hingga 98% tumbuhan berbunga di hutan hujan tropis dataran rendah bergantung pada hewan untuk penyerbukan dan penyebaran biji.