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刺客的静默信条——食肉植物  

2014-04-11 14:07:27|  分类: 奇妙生物 |  标签: |举报 |字号 订阅

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有人说,我用了几亿年的时间爬上了食物链顶端,不是来吃素的!植物笑了……因为,有一些植物,它们心里在默念:我们也不是吃素的!

《科学世界》2013年第12期特别策划“植物奇招”中,曾经介绍了植物中的杀手——捕蝇草。
今天让我们再来看看这些聪明又凶残的食肉植物吧!

“植物杀手”捕蝇草—迅雷不及掩耳盗铃之势

刺客的静默信条——食肉植物 - kxsj - Newton-科学世界
捕蝇草(Venus flytrap)

捕蝇草是一种非常有趣的食虫植物,曾让19世纪最伟大的科学家、进化论的奠基人达尔文深深着迷和惊叹不已,称其为“世界上最奇特的植物种类之一”。捕蝇草属于茅膏菜科,在叶的顶端长有一个酷似贝壳的“捕虫夹”,当有昆虫闯入时,能在0.1秒内瞬间闭合,展开无情杀戮。
捕蝇草可以引诱并捕获进入到叶面部分的苍蝇等昆虫,并将其消化吸收掉。磷、氮等各种养分是植物生长所必需的物质,但是,并非所有的土壤中都含有充足的养分来满足植物的生长需要。捕蝇草原产于美国北卡罗来纳州的湿地中,那里土壤中的氮极其贫瘠,因此,捕蝇草不得不通过捕食昆虫来补充氮元素。

避免“假警报”的奥秘:触碰2次才会闭合的机制
捕蝇草的捕虫过程大概是所有食虫植物之中最为奇特的,其捕虫机制也最为复杂。在捕虫夹表面长有3对几毫米长的细毛,这就是捕蝇草的感觉毛,感觉毛是一种感觉器官。当昆虫触碰到感应毛两次时,捕虫夹就会非常迅速地瞬间闭合。日本东北大学的上田实教授长期从事捕蝇草的研究,他介绍说:“捕虫夹关闭后再次打开是需要消耗一定能量的,因此,捕蝇草必须尽量避免‘假警报’。”如果感觉毛被触碰了一次捕虫夹就立刻闭合的话,那么雨滴等意外情况也有可能会触发无效动作,这就是“假警报”。相对来说,“感觉到两次触碰后才会闭合”的机制更有利于捕蝇草抓住猎物,尽量避免能量浪费。

 
刺客的静默信条——食肉植物 - kxsj - Newton-科学世界
捕蝇草的感觉毛

研究显示,捕蝇草的捕虫夹与弹簧夹的动作机制简直完全相同。捕蝇草的叶片在被触发关闭的瞬间,能产生类似于弹簧的力量。假设那里卡着一个“金属扣”的话,就能够很好地解释为什么叶片会在瞬间迅速闭合了。法国国立科学研究中心的约耳·富德博士认为,细胞受到了叶片内部的压力,起到了弹簧的作用;而坚硬的表皮则起着“金属扣”的作用,抑制其变形。
遗憾的是,如今科学家还没有完全弄清楚这些机制。
不过捕蝇草并无法分辨出所捕获之物的大小,有时也可能捕获到与叶片大小差不多的获物,例如小型青蛙或是长脚蜂之类。这时往往会造成来不及分解吸收,而获物自体就先腐败,所以叶片就会出现像食物中毒一般而枯萎。例如下图这只捕捉到太平洋树蛙的捕蝇草,一顿“夺命水煮牛蛙”可能也会让它自己送命。
另外,每个叶片大约可以捕捉12~18次,消化3~4次,超过这个次数叶子就会失去捕虫能力,为最后的光合作用做出应有的贡献,然后渐渐枯萎。

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 捕捉到太平洋树蛙的捕蝇草

 那么,另外还有哪些食肉植物的有趣故事呢?

莱佛士猪笼草:与蝙蝠和平共处

刺客的静默信条——食肉植物 - kxsj - Newton-科学世界
 《柯蒂斯植物学杂志》中莱佛士猪笼草的插图

 德国伍兹伯格大学(Würzburg University)动物学系教授乌尔玛·格拉菲(Ulmar Grafe)前几年在文莱的发现证明,这种猪笼草平时也捕捉昆虫,然而它却和蝙蝠和平共处。

大家从前面的内容已经得知,食肉植物之所以食肉,是因为它们生活的土壤缺乏获得氮元素,必须通过捕食昆虫来获取氮。聪明的猪笼草发现,蝙蝠的粪便氮含量很高,甚至高过了昆虫,所以它们向当地的哈氏多毛蝙蝠(Hardwicke's Woolly Bats,学名Kerivoula hardwickii hardwickii)敞开了大门:
猪笼草成为蝙蝠白天小憩的温床兼……马桶,允许它们将粪便拉在猪笼草中,这为猪笼草提供了大量的氮元素。格拉菲教授还发现,这种长型莱佛士猪笼草所需要的氮元素有33.8%来自蝙蝠粪便。这真是一个和谐友爱的互帮互助小组,也是科学家发现的第一个捕食性植物和哺乳动物之间的共生案例。

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 一只在猪笼草内部酣睡的哈氏多毛蝙蝠

眼镜蛇瓶子草

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眼镜蛇瓶子草

眼镜蛇瓶子草,人如其名,长得真像眼镜蛇。它的鱼尾状附属物背侧会分泌大量糖蜜,散发出强烈的气味,吸引黄蜂和苍蝇等昆虫前来。顺着蜜腺爬行的昆虫会被引入捕虫瓶内,而捕虫瓶内透光的斑纹又会迷惑昆虫,使之困在瓶内。
由于捕虫瓶蜡质的顶部及带下向毛的中下部,昆虫会逐渐落入捕虫瓶基部的消化液内。

食羊树

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食羊树——浦亚菠萝


食肉植物王国的最高统帅,可以说是一种叫“食羊树”的植物了。它学名叫浦亚菠萝(Puya Chilensis),是一种生活在智利安第斯山脉的高大植物。小昆虫根本不够它们塞牙缝,所以它们捕食高端大气上档次的动物——羊。

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 食羊树不仅有庞大的体积,而且体表长满极其锋利的尖刺,它们就是靠这些尖刺来捕获羊等动物。
在原产地,食羊树每年都会开花。一旦绵羊被这种庞大的绿色花刺束缚,就会饿死,其尸体将作为营养成分滋养植物生长。在智利,一旦农夫发现了这种植物,就会立刻用火焚烧,避免自家喂养的家畜被诱捕。

 最后咱们再来欣赏一张捕蝇草的图片。可惜它的下场很可能和那棵捕到太平洋树蛙的亲戚一样,由于来不及消化导致食物腐烂,最终枯萎。所以,饭要一口一口吃,千万不能暴饮暴食,这给我们人类的减肥事业也敲响了警钟。
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植物之所以食肉,是为了从昆虫那里获取土壤中缺乏的元素,这也是在漫长的时间长河中所进化出来的一种充满智慧的机制。所以,植物虽然平时静默无声,却时常能有让我们惊奇不已的举动。
 
更多关于植物的精彩图片和详细内容,请阅览《科学世界》2013年第12期“特别策划”——植物奇招

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