自然界的肉食植物:用色彩和气味诱捕昆虫

作者:佚名    文章来源:网易探索    点击数:    更新时间:2010-2-20

匍匐毛毡苔的腺毛上长满了像露珠一样的粘液

劳氏猪笼草能够散发出甜味儿来吸引昆虫。

    很多肉食性植物都具有能够分泌消化酶的特殊腺体,这些腺体分泌出来的酶能够侵入到昆虫坚硬外壳的内部,并且从昆虫体内将其分解。但是在北美洲的沼泽及沙地当中,长有一种名为紫瓶子草(purple pitcher plant)的植物,却演化出专门吸收食物的机体。这种机体本来就是很多昆虫的居住地,蚊幼虫、蚊蚋、原生动物和细菌都乐意在此生活,有的细菌甚至只能在这种机体内才能够存活。每当有昆虫落入机体,机体内的昆虫、细菌会以此为食,并且将猎物分解,而紫瓶子草就会趁机吸收分解物中的营养成份。美国佛蒙特大学的尼古拉斯·戈达利(Nicholas Gotelli)表示:“紫瓶子草能够创造出一条处理链,这会节省很多功夫。紫瓶子草在吸收养份的同时也会从外部吸收空气以供机体内的昆虫存活。它们之间是共存关系。”

    在美国马萨诸塞州中部的哈佛森林里生长有数千株猪笼草,而著名生态学家亚伦·埃里森(Aaron Ellison )经常在此收集标本,进行实地调查。他会带着他的学生在每株猪笼草处放上一个橙色的小旗子,代表着这株猪笼草正参与某项试验。同时,他们也会从实验室里带出自己培育的昆虫,这些昆虫在被喂养的时候,被植入了特殊标记的碳元素和氮元素。他们把这些昆虫当做食物供给猪笼草,以便在今后分析猪笼草时确定到底猪笼草吸收了哪些营养成份,每样元素的摄入量有多少等等。由于猪笼草生长缓慢(它们的寿命可达几十年),这项研究要持续很长时间。

    埃里森和戈达利希望通过实验来发现,到底是何种缘故,使得这些植物变成肉食性植物。肉食性植物生长的好坏也同它们的食物摄入量有关,当科学家投入过量食物的时候,这些肉食性植物会长的更加巨大。但是由于这些植物的机理和动物是不相同的,因此也不可以以动物的那一套来解释为何它们会因此而变得更大。我们人类会将蛋白质中的碳和肉类中的脂肪转变成肌肉以储存能量,而肉食性植物会吸收氮元素、磷元素及其他营养成分,并且将它们转换成光合作用所需的酶。因此,可以这么解释,肉食性植物尽管以肉类为食,但它们的最终目的确实和其他植物一样:吸收太阳的能量以供生长所需。

维纳斯捕蝇草的腺毛只要被碰触两次,它的两片叶子就会合起来。

一只苍蝇落入红瓶猪笼草的底部。

    但是,如果是这样的话,肉食性植物岂不是走了很多弯路,显得效率低下。肉食性植物除了进行光合作用,还需把能量供给它们捕捉猎物的特殊道具-酶、粘性长腺毛等等。此外,猪笼草以及捕蝇草的光合作用能力并不强,因为它们的叶片同普通植物相比,吸收阳光的能力较弱。埃里森和戈达利认为,肉食性植物花费的代价比食肉这一事物要来的大。比方说,肉食性植物往往生长在土壤贫瘠的沼泽里,所能从土壤中吸收的能量有限,但是同沼泽地区其他普通植物相比,它们还是有优势的。但是沼泽地区往往阳光充足,因此即使是光合作用能力较弱的肉食性植物也能获得足够多的能量以供生存。埃里森表示:“肉食性植物存在某些不足,但它们却利用地理环境解决了这一问题。”

    科学家将肉食性植物的DNA同普通植物进行对比之后发现,肉食性植物至少独立进化了六次之多。有些肉食性植物尽管在外形上很相似,但二者其实并不属于同一类。但有些不同祖先的植物,经过演化在如今却变得较为相似。热带植物Nepenthes(猪笼草的一种)和北美地区的植物瓶子草(Sarracenia),它们不仅外形相似,连捕捉猎物的方式也相同,但二者实际上拥有不同的祖先。

    在有些情况下,科学家通过研究发现,有些如今捕猎方式较为复杂的肉食性植物实际上是从较简单的植物演变而来。比如说,维纳斯捕蝇草,它的祖先和葡萄牙毛毡苔是相同的,而后者只能在茎干部位分泌粘液以粘住猎物。除此之外,这两种植物还同长叶茅膏菜(Drosera)一起拥有一个共同的现代祖先。长叶茅膏菜不仅能分泌粘液,也能将叶片合上,困住猎物,而与之相比,维纳斯捕蝇草的进化则显得更加精密,因为它们的叶子边缘处还长有如同下巴般的触须,能够更好的控制住猎物。

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