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神秘的食蟲植物,明明是綠色植物偏偏要去捕捉動物

 木頭1018 2017-02-14

食蟲植物,這類生物在大多數(shù)人眼中都是充滿著神秘感,作為綠色植物偏偏去捕捉動物,并且將受害者的血肉消化殆盡。


1768年,英國博物學(xué)家約翰·艾利斯見到了植物學(xué)家威廉姆·楊帶回的捕蠅草活體,他判斷這是一種食肉的植物并將標(biāo)本寄給了瑞典博物學(xué)家,現(xiàn)代分類學(xué)的祖師爺卡爾·林奈。然而林奈卻并不認(rèn)同這種說法,他認(rèn)為,如果捕蠅草真的以昆蟲為食,則是“違背依上帝意愿建立的自然法則”。他認(rèn)為植物只是不小心捉到了昆蟲,如果小蟲一旦停止掙扎,植物則會敞開葉片,還其自由。


在1875年,演化論的先驅(qū)達(dá)爾文出版了《食蟲植物》一書,這是人類研究食蟲植物的第一本著作


詳細(xì)記載了達(dá)爾文關(guān)于食蟲植物的各種實(shí)驗(yàn),他提出,這些植物捕捉動物是為了獲取營養(yǎng),它們能對外界的刺激做出反應(yīng),并分泌消化液去消化。

 

▲達(dá)爾文為《食蟲植物》一書繪制的手稿


實(shí)際上,食蟲植物生長在氮元素缺乏的沼澤或者苔蘚叢中,它們?nèi)匀皇?strong>自養(yǎng)生物,捕捉小動物完全是為了去獲得氮元素等礦質(zhì)營養(yǎng)——它們依然是生產(chǎn)者而并非捕食者,這些食蟲植物生長環(huán)境中光線充足,它們能夠在光合作用中獲得足夠能量。

 

▲美國德索托國家公園長滿黃瓶子草(Sarracenia flava)的沼澤地


目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的食蟲植物已經(jīng)有21屬600余種,主要集中在石竹目,杜鵑花目和玄參目。食蟲植物的捕蟲葉可以分為五大類:水瓶捕蟲器,粘液捕蟲器,夾狀捕蟲器,囊狀捕蟲器和蝦籠狀捕蟲器。


相似的捕蟲結(jié)構(gòu)在不同類群中多次演化出來。


擁有水瓶狀捕蟲器的植物主要有瓶子草屬,沼澤瓶子草屬,眼鏡蛇瓶子草屬,豬籠草屬,土瓶草屬,布洛鳳梨屬,嘉寶鳳梨屬,食蟲古精屬,這些植物讓獵物受困于捕蟲器的積液中,之后通過消化液或者共生細(xì)菌分解尸體。雖然這類捕蟲器沒有主動運(yùn)動的能力,只能等待昆蟲被吸引,跌落陷阱,但是它們能捕捉大量的昆蟲,十分高效,堪稱最大型的食蟲植物。

 

▲馬來王豬籠草巨大的捕蟲籠


茅膏菜屬,捕蟲幌屬,捕蟲堇屬,露葉毛氈苔屬等類群的植物擁有粘液捕蟲葉,基礎(chǔ)款的粘液捕蟲器僅僅是像粘蠅紙一樣工作,粘住不幸停落的昆蟲,而茅膏菜屬植物和部分捕蟲堇屬植物則擁有讓葉子包住獵物的運(yùn)動能力,這樣大大增加了接觸面積。

 

▲好望角茅膏菜(Drosera capensis )捕捉到一只蒼蠅,并將其卷住


如果將茅膏菜的粘液捕蟲葉改裝一下,讓其變成貝殼狀,粘液毛失去作用,這樣我們就得到了夾狀捕蟲葉,實(shí)際上,兩類擁有夾狀捕蟲葉的植物:捕蠅草和貉藻和茅膏菜有很近的親緣關(guān)系,其工作原理由粘蠅紙變成了捕鼠夾,這樣可以困住更大的獵物。

 

▲左:野生環(huán)境下的捕蠅草(Dionaea muscipula)

右:貉藻(Aldrovanda vesiculosa )

 

捕蟲囊是貍藻屬植物所特有的,這種捕蟲器被水淹沒后,在捕蟲囊中產(chǎn)生負(fù)壓,當(dāng)小動物觸碰到囊蓋上的觸毛后,囊蓋開啟,小動物自動被吸入其中。貍藻不只生長在水中,許多貍藻附生在苔蘚中,利用根狀莖上的捕蟲囊捕捉苔蘚中的小動物。


 ▲絲葉貍藻(Utricularia gibba)的捕蟲囊掃描電鏡照片

 

▲坎貝爾貍藻(utricularia campbelliana)是一種大型的附生貍藻,紅色的花吸引蜂鳥傳粉


螺旋貍藻屬的捕蟲器是最奇特的蝦籠狀捕蟲器。它們的地上部分和某些貍藻屬的植物很像,但是如果把它們從土中拔出,你會看到它們獨(dú)特的捕蟲器:形狀像根,螺旋狀,錯綜復(fù)雜,有許多分叉,配合內(nèi)部錯綜復(fù)雜的螺旋結(jié)構(gòu)來困住水中和苔蘚中小型生物。

 

▲螺旋貍藻(Genlisea hispidula)的捕蟲器


而植物們?nèi)绾潍@得這種能力呢?


一些學(xué)者認(rèn)為,無論是水瓶狀捕蟲葉還是粘液捕蟲葉,實(shí)際上都是通過帶有毛和腺體的葉片魔改而成,帶有毛的葉片使水容易滯留在葉片上,當(dāng)昆蟲在水中受困致死后,葉片上的微生物分解尸體,而植物借此吸收到營養(yǎng)。這樣,經(jīng)歷長時間的自然選擇,有的食蟲植物加強(qiáng)了積水能力,出現(xiàn)了瓶狀捕蟲葉;而另外一些植物則加強(qiáng)了毛狀附屬物,產(chǎn)生了掛滿粘液的葉片。腺毛草,茅膏菜,捕蟲幌雖然有著相似的捕蟲方式,但實(shí)際上它們分屬于唇形目,石竹目和杜鵑花目。

 

 ▲上圖:絲葉腺毛草(Byblis filifolia)

中圖:帝王茅膏菜(Drosera regia)

下圖:捕蟲幌(Roridula gorgonia)


雖然食蟲植物是適應(yīng)貧瘠環(huán)境的產(chǎn)物,但是它們又十分脆弱,相當(dāng)依賴于其生境。就算是土壤環(huán)境中氮元素含量升高,生長都會受到抑制。目前,所有豬籠草屬植物,捕蠅草,山地瓶子草等食蟲植物均受到CITIS公約保護(hù)——雖然這些植物在演化的鬼斧神工中獲得了在貧瘠環(huán)境下生存的能力,然而現(xiàn)今,棲息地破壞,野外盜采卻依然威脅著這些植物的生存。

 

▲野生的石灰?guī)r捕蟲堇(Pinguicula gypsicola)


圖片來源:

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