編者按:植物發芽有時,開花有時,結實也有時,從(cong) 一株植物到一個(ge) 種群,再到一片群落和一個(ge) 生態係統,從(cong) 植物進化到植被演替,從(cong) 一個(ge) 樣點到一片區域,植物是演變過程中生命更迭的記錄者,更是歲月變遷中生命力量的守護者,植物是自然的縮影,與(yu) 世間萬(wan) 物都有千絲(si) 萬(wan) 縷的聯係,溝通著人與(yu) 自然。中科院之聲與(yu) 中國科學院植物研究所聯合開設“箋草釋木”,在這裏,我們(men) 一起解讀植物,解讀自然,解讀生命的秘密,和草木一起,不辜負每一個(ge) 季節。
書(shu) 籍、電影動漫或者遊戲中,曾出現過不少食人植物的身影。它們(men) 往往被賦予猙獰可怖的形象,令人望而生畏,還讓人不禁腦補自己走在森林裏突然被植物吃掉的場麵。放心!植物可可愛愛,還沒有那麽(me) 大的能耐,但可以捕食小型動物的植物倒是真實存在的,那就是食蟲植物。
食蟲植物,顧名思義(yi) 指的是一類可以捕捉並吃掉昆蟲的植物。全世界共有600餘(yu) 種食蟲植物,隸屬於(yu) 13個(ge) 科21個(ge) 屬,大多分布在土壤為(wei) 酸性的沼澤或者石漠化地區。這些地區環境惡劣,土壤貧瘠,往往難以足量供給植物生長所必需的氮元素,生長在這裏的植物為(wei) 了成功存活,就隻好想想別的辦法了。我們(men) 知道,動物身體(ti) 裏含有豐(feng) 富的蛋白質,被分解之後就能夠提供大量氮元素。或許是嚐到了這種甜頭,部分植物為(wei) 了適應惡劣的生存環境,緩解自己與(yu) 其它“鄰居”的競爭(zheng) 壓力,使種群延續下去,它們(men) 解鎖了一種新技能,進化出了形狀奇特的葉片,以此來獵捕昆蟲獲取氮元素,這種方法與(yu) 固氮植物利用固氮菌製造氮肥有異曲同工之妙。
食蟲植物如何獵捕昆蟲?
在自然界中,動物吃植物是非常普遍的,而不能隨意運動的植物用什麽(me) 絕招捕獲動物呢?簡單來說,食蟲植物捕食動物的方式可以分為(wei) 兩(liang) 大類:被動式捕食和主動式捕食,其中,被動式捕食是最主要的捕食方式。
被動式捕食包括設計“陷阱”、製造“粘蠅板”和利用“捕蝦籠”三種。
陷阱:通過設計陷阱捕食獵物的植物包括豬籠草科和瓶子草科植物。以大名鼎鼎的豬籠草科植物為(wei) 例,豬籠草設計的陷阱——捕蟲籠大多是紅色、黃色並常有條紋和斑點點綴,能夠分泌消化液,鮮豔的顏色對昆蟲具有致命的誘惑力。而表麵蠟質的捕蟲籠口非常光滑,昆蟲一旦被吸引很容易失足跌入瓶底,隨後被瓶內(nei) 的消化液消化吸收。很多人都以為(wei) 豬籠草的蓋子會(hui) 在昆蟲掉入瓶內(nei) 後關(guan) 閉,其實事實並非如此,豬籠草的蓋子並不會(hui) 主動關(guan) 閉,在捕蟲籠尚未發育成熟時蓋子是閉著的,隨著捕蟲籠的生長蓋子慢慢打開,蓋子的主要作用是像雨傘(san) 一樣遮擋雨水,防止捕蟲籠內(nei) 的消化液被稀釋。因此,看到一株豬籠草上處於(yu) 不同生長階段的籠子,不要再腦補蓋子打開又閉合的場麵啦。
豬籠草(圖片來自網絡)
瓶子草(圖片來自網絡)
粘蠅板:茅膏菜科植物一般都比較嬌小,有鮮豔的紅色或紫色葉片,葉片上密布著細細的腺毛,腺毛頂端分布有花蜜般晶瑩剔透的粘液,事實上這些粘液卻是茅膏菜為(wei) 昆蟲編織的“甜蜜陷阱”,每一片葉子都是它精心設計的“粘蠅板”。昆蟲一旦被吸引就會(hui) 被粘住而無法動彈,粘液還會(hui) 堵塞昆蟲的呼吸通道,讓其窒息而亡。在捕獲昆蟲後,有些種類的茅膏菜還會(hui) 將腺毛慢慢彎曲收攏,將昆蟲緊緊包裹,以增加粘液的接觸麵積,這樣能更高效地吸收昆蟲身體(ti) 中的營養(yang) 。
同樣利用“粘蠅板”捕捉獵物的還有狸藻科捕蟲堇屬植物,它們(men) 大多生活在海撥較高的山地。捕蟲堇與(yu) 大部分高山植物一樣,植株呈低矮的蓮座狀,擁有非常豔麗(li) 的花朵,對昆蟲來說捕蟲堇的葉片卻是危機四伏,靠近之後葉片上的粘液就如同膠水一樣把它們(men) 粘住,進而將其消化吸收,是標準的“蛇蠍美人”。
茅膏菜(圖片來自網絡)
捕蟲堇(圖片來自網絡)
捕蝦籠:很多朋友都見過捕蝦籠,圓柱形的網籠,兩(liang) 側(ce) 有多個(ge) 向內(nei) 收緊的小孔,魚蝦通過小孔進入捕蝦籠之後就很難逃脫出來。螺旋狸藻的捕蟲器也恰似一個(ge) 隻進不出的微型迷宮,獵物則是原生動物。螺旋狸藻的捕蟲器看上去像是一小截白色帶有螺紋的根,其實它仍舊是葉片演化來的,內(nei) 部有許多逆生的細毛,原生動物進入捕蟲器後螺紋和細毛會(hui) 阻止其反向遊動,隻能向更深處遊去,最終成為(wei) 螺旋狸藻的一頓大餐。螺旋狸藻是目前已知的唯一一種獵捕原生動物的食蟲植物。
螺旋狸藻(圖片來自網絡)
捕蟲葉顯微結構(圖片來自網絡)
捕蝦籠(圖片來自網絡)
以上所提到的食蟲植物都是守株待兔式的被動捕食,有些食蟲植物卻另辟蹊徑,選擇利用捕鼠夾和吸塵器主動捕食。
捕鼠夾:捕蠅草因采用捕鼠夾的方式捕獵而被達爾文稱為(wei) 世界上最奇妙的一種植物,它的英文名叫“Venus Flytrap”,直譯過來就是“維納斯的蒼蠅拍”,看來女神也被蒼蠅困擾著呢。捕蠅草的紅色葉片如同捕鼠夾一般打開,葉片邊緣都是尖尖的鋸齒,像是兩(liang) 排牙齒,沒有讓蟲子失望,這張血盆大口裏邊也醞釀著香甜的蜜露。它的樣子很容易讓人聯想到植物大戰僵屍裏的大嘴花,僵屍一靠近就會(hui) 被它一口吞掉。捕蠅草捕食昆蟲的方式和大嘴花吞食僵屍非常相似,昆蟲靠近捕蠅草的捕蟲夾時會(hui) 觸動到內(nei) 側(ce) 細小的感應毛,但僅(jin) 僅(jin) 一次觸動捕蠅草並不會(hui) 輕易下手,如果20秒內(nei) 昆蟲第二次觸動感應毛,捕蠅草就會(hui) 快速合攏葉片,葉片兩(liang) 側(ce) 的鋸齒相互交錯恰好形成一個(ge) 牢籠將昆蟲關(guan) 在其中,數小時後捕蠅草開始分泌消化液,在隨後的好幾周內(nei) ,捕蠅草便可悠閑享受一頓營養(yang) 豐(feng) 富的蛋白質大餐啦。
捕蠅草(圖片來自網絡)
捕鼠夾(圖片來自網絡)
吸塵器:生活在水中的狸藻類植物被譽為(wei) 植物界最敏捷的殺手,狸藻枝條上生有許多漂浮的捕蟲囊。狸藻的捕蟲囊是靠如吸塵器一般強大的吸力來捕蟲的,它可以通過排水保持內(nei) 部真空,當浮遊動物靠近捕蟲囊觸動到感應毛時,囊口的單向膜瓣就會(hui) 向內(nei) 打開,瞬間形成巨大的壓強差使浮遊動物被吸入囊中。囊口的剛毛細胞還可以調節囊內(nei) 水的壓力,保持消化液的濃度。
狸藻類植物的花(圖片來自網絡)
狸藻捕蟲囊(圖片來自網絡)
吃葷的食蟲植物也吃素嗎?
不同種類的食蟲植物身材體(ti) 型不同,生長環境不同,胃口差異也就非常大。小型的食蟲植物比如茅膏菜、捕蟲堇等隻能捕食蒼蠅、螞蟻等小型昆蟲,而大型的食蟲植物比如美琳豬籠草、馬來王豬籠草可以捕食蜥蜴、青蛙甚至老鼠,鳥類。沼澤地生長的瓶子草在旱季時可以捕食昆蟲,雨季隨著水位上漲就能撈到魚蝦,狸藻這類小型的水生食蟲植物隻能捕食小型浮遊動物,螺旋狸藻則以原生動物為(wei) 食。
天上飛的、地上跑的、水裏遊的都被列入了食蟲植物的菜單,那麽(me) 食蟲植物會(hui) 不會(hui) 吃素呢?答案是肯定的。比如生活在林冠蔭地的蘋果豬籠草主要依靠掉落在囊中的落葉獲取養(yang) 分,為(wei) 了收集更多的落葉,它的籠蓋甚至退化且向外翻折,直接敞開捕蟲囊等待。又如,科學家發現不少狸藻科植物的捕蟲囊裏不僅(jin) 有浮遊動物,還有一些藻類,看來食蟲植物也是非常注意營養(yang) 均衡的。
蘋果豬籠草(圖片來自網絡)
說到食譜,不得不提食蟲植物界的一朵奇葩——勞氏豬籠草,它們(men) 通過分泌蜜糖吸引樹鼩,但樹鼩並不是獵物,也不會(hui) 在光滑的捕蟲囊口滑落,它隻會(hui) 在囊口停留並吸取蜜糖。但勞氏豬籠草可不會(hui) 做虧(kui) 本買(mai) 賣,吃飽喝足的樹鼩排出的糞便恰好掉落在捕蟲囊中,研究發現,成熟的勞氏豬籠草葉片中有大量來自樹鼩糞便的氮元素,原來這些糞便才是它真正的“食物”啊,真是重口味的互利互惠關(guan) 係呢。
正在吸食勞氏豬籠草蜜液的樹鼩(圖片來自網絡)
不給食蟲植物投喂昆蟲它們(men) 會(hui) 餓死嗎?
食蟲植物的食譜可謂葷素搭配,營養(yang) 均衡,那麽(me) 人工種植的食蟲植物需不需要經常給它們(men) 投喂昆蟲魚蝦啊?不吃肉總擔心它們(men) 會(hui) 餓死呢。注意,劃重點了!食蟲植物畢竟是植物,它們(men) 雖然可以依靠消化獵物獲取營養(yang) ,但是並沒有丟(diu) 掉光合作用的本領。因此,在人工栽培環境下,基質養(yang) 分充足的話,它們(men) 完全可以通過吸收土壤養(yang) 分、進行光合作用來生存,不需要單獨投喂,過量的投喂反而容易引起食蟲植物的消化不良,導致動物屍體(ti) 腐敗產(chan) 生異味並影響觀賞。當然,在野外貧瘠環境中或者人工栽培條件不夠理想的情況下,食蟲植物也會(hui) 因營養(yang) 不良導致枯萎、落葉甚至死亡。
如今,由於(yu) 棲息地喪(sang) 失、環境汙染、物種入侵、盜挖盜采等原因,食蟲植物的生存現狀十分嚴(yan) 峻。世界自然保護聯盟(IUCN)對已知的600餘(yu) 種食蟲植物中7個(ge) 屬的102種植物進行了瀕危狀態評估,其中7種為(wei) 極度瀕危,11種為(wei) 瀕危,39種為(wei) 易危,如此高的瀕危比例讓人憂心忡忡。食蟲植物的生存現狀不僅(jin) 關(guan) 係到其自身的存亡,也會(hui) 影響到許多與(yu) 其息息相關(guan) 的物種。在原生地,食蟲植物是許多小型動物的重要棲息地。同時,食蟲植物還為(wei) 人類捕獲了許多傳(chuan) 播人類疾病的昆蟲,比如馬蠅、蚊子等的蟲卵、幼蟲和成蟲。小小的食蟲植物在用自己的微弱之力保護人類的健康,如今,也讓我們(men) 來共同嗬護它們(men) 的未來吧!
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