Technical Refereed Contribution

Several pygmy Sundew species possess catapult-flypaper traps with repetitive function, indicating a possible evolutionary change into aquatic snap traps similar to Aldrovanda.

Siegfried R. H. Hartmeyer and Irmgard Hartmeyer (2015). Carnivorous Plant Newsletter Vol. 44/4:172-184.

Keywords: Drosera, pygmy Sundew, Aldrovanda, Dionaea, Droseraceae, Collembola, carnivorous plant, catapult-flypaper trap, snap trap, snap-tentacle, functional morphology, phylogeny.

Link to the full text at the ICPS website: http://www.carnivorousplants.org/cpn/articles/CPNv44n4p172_184.pdf

Abstract

Approximately 50 species of pygmy Sundews (genus Drosera, section Bryastrum) occur in the South of Australia and one each in New Zealand (D. pygmaea) and Venezuela (D. meristocaulis).They grow mainly as small stemless rosettes possessing minute trapping leaves of 1-2 mm diameter with prominent marginal tentacles, or have elongated erect stems. The caulescent species possess only mucus-producing tentacles that are most effective in capturing small flying insects. The acaulescent species in contrast are specialized on crawling prey (Verbeek & Boasson 1993) and have developed mucus-free snap-tentacles, able to bend surprisingly rapidly towards the leaf center. They lift prey like, e.g. springtails (Collembola) from the ground and carry it with a 180°-movement from the periphery of the plant onto the sticky leaf. Our examinations brought to light that several small species of section Bryastrum are able to catapult small animals even within fractions of a second. If the whole leaf is touched, several or even all marginal tentacles perform such bending movements simultaneously. We documented this behavior on video, featured on our film “Catapults in Pygmyland” on YouTube (www.youtube.com/watch?v=5k7GYGibdjM). Our results prove that more than only one species in the genus Drosera possess rapidly moving catapult-flypaper traps and that the examined pygmy catapults show a further specialization and function repeatedly (in contrast to the one-shot snap tentacles of D. glanduligera). The mucus-free and rapid catapult mechanism functions independent from the initially slow mucilage-based trapping.
Furthermore, our study demonstrates that in contrast to D. glanduligera, each single pygmy catapult possesses a similar sensor system and hydraulically operated motion-sequences analogous to the lobes of snap-traps. Catapult-flypaper traps submerged in water, forming a kind of grid-cage when triggered simultaneously could be able to capture prey underwater even without any mucilage. This is a possible scenario for the development of aquatic snap traps similar to Aldrovanda.

Deutsche Übersetzung der Zusammenfassung

Etwa 50 Arten Zwergsonnentau (Gattung Drosera, Sektion Bryastrum) kommen im Süden Australiens vor, zudem je eine Art in Neuseeland (D. pygmaea) und Venezuela (D. meristocaulis). Meistens handelt es sich um kleine Bodenrosetten mit 1-2 mm winzigen Fangblättern die hervorstehende Randtentakel besitzen, einige zeigen dagegen ein Höhenwachstum. Die aufrechten Arten besitzen lediglich Fangschleim produzierende Tentakel, die sehr effektiv sind beim Fang von Fluginsekten. Die Bodenrosetten dagegen sind auf den Fang krabbelnder Beute spezialisiert (Verbeek & Boasson 1993) und entwickeln leimfreie Schnelltentakel, die in der Lage sind, sich überraschend schnell zum Blattzentrum hinzubiegen. Sie heben Beute wie etwa Springschwänze vom Boden hoch und befördern sie mit einer 180°-Bewegung von der Peripherie der Pflanze auf die klebrige Blattoberfläche. Unsere Untersuchungen zeigen eindeutig, dass mehrere kleine Arten der Sektion Bryastrum in der Lage sind, kleine Beutetiere sogar in Bruchteilen von Sekunden zu katapultieren. Wird das ganze Blatt etwa durch größere Beute bewegt, biegen sich durch den Reiz gleich mehrere oder alle Randtentakel gleichzeitig. Wir dokumentierten dieses Verhalten auf Video, zu sehen ist es in unserem Film “Katapulte im Zwergenland” auf YouTube (www.youtube.com/watch?v=5k7GYGibdjM). Unsere Resultate beweisen unstreitig, dass es mehr als nur eine schnellbewegliche Katapult-Leimfalle in der Gattung Drosera gibt und diese darüberhinaus eine zusätzliche Spezialisierung zeigen: im Gegensatz zu den Einmal-Katapulten bei D. glanduligera funktionieren sie mehrfach. Der schnelle Katapultmechanismus funktioniert ohne Leim völlig unabhängig vom urtümlichen, auf Fangschleim basierenden langsamen Beutefang. Darüberhinaus zeigt unsere Arbeit, dass im Unterschied zu D. glanduligera, jedes einzelne Katapult der Zwergdrosera über ein sehr ähnliches Sensorsystem sowie analoge hydraulisch angetriebene Bewegungssequenzen verfügt wie die Blatthälften der Klappfallen. Von Wasser überschwemmte Katapult-Leimfallen bilden eine Art Gitterkäfig wenn die Katapulte simultan ausgelöst werden. Dadurch sind sie in der Lage, auch unter Wasser Beute völlig ohne Fangschleim zu fangen und festzuhalten, ein mögliches Szenario für die evolutive Entstehung von Klappfallen die einer Aldrovanda ähneln würden.

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