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食虫植物探秘

2009-02-25

科学之友 2009年34期
关键词:捕蝇草捕虫消化液

廖 可

动物吃草、昆虫采蜜,这些都是平常之极的事情,但反过来,植物“吃肉”、捕杀昆虫会怎么样呢7你也许见过花卉市场卖的猪笼草,听说过它会捕虫,但你知道吗,食虫植物还有很多种,它们各怀绝技,还有恐怖的传闻说它们会吃人呢!验明正身

食虫植物又叫食肉植物,大致上指的是能用身体的某个部位捕捉活的昆虫,并能消化、吸收其中营养物质的植物。学术上对食虫植物没有严格的定义。因为存实践中,这些判定的标准并不是绝对清楚的,比如,许多植物都能用香味或者颜色吸引昆虫,但不会“吃掉”它们:许多植物的叶子或者茎也可以吸收营养,但又不会捕虫。

据统计,自然界共有10科21属600余种原牛食_屯植物,若算上利用杂交等方法得到的园艺品种,食虫植物目前有数干种。在公认的食虫植物中,最典型、最著名的有瓶子草、猪笼草、茅膏菜、捕蝇草和狸藻等。

瓶子草主要生长在北美、澳大利亚、亚洲和非洲的热带地区的沼泽及潮湿的田野等地方。猪笼草主要分布在加里曼丹岛、马来西亚、澳大利亚、印度东部和我国广东等地的沼泽里。在我国海南文昌,有块2km2全都生长着猪笼草的地方。捕蝇草的原生地在美国南北卡罗来纳州,而茅膏菜和狸藻广泛分布于热带和温带,我国大部分地区都有。

守株待虫

尽管有数千种,食虫植物在40多万种的植物总数中所占的比例还是很小的。能捕食昆虫当然要有一些专门的本领,但它们从外表看起来和一般植物并无太大区别,也是根、茎、叶、花、果每样都有。它们到底是用哪个部位来捕虫,怎么捕的呢?

食虫植物通常会先异化它们的叶子,使之长成一个专门捕虫的器官,然后精心布下陷阱,让“捕虫器”发出香甜的气味、长成美丽的形状、披上艳丽的颜色。瓶子草和猪笼草是使用这种“捕虫器”的代表。

顾名思义,瓶子草就是长得像瓶子一样的草。它的叶子是中空的管状、瓶状或者喇叭状,顶端长有各种形状的“瓶盖”,叶子的内表壁向下长有密密的倒刺,所以往下十分光滑,往上却“荆棘丛生”。“瓶子”还能分泌出香甜的蜜汁,“瓶底”有一些液体,它们大部分是根吸收来的水,也有内壁分泌的消化液,还有一些共生的细菌。

这个精巧的“瓶子”是名副其实的死亡陷阱。昆虫被香甜的气味吸引来,刚想在瓶口吮吸一点蜜汁,可一落下来,却不慎坐着滑梯滑到“瓶子”底下的水池里。昆虫当然不会束手就擒,它们挣扎着向上,但倒刺挫败了它的逃生努力。即使它们能侥幸挣扎着飞起来,但只要碰到“瓶壁”,就会被撞回去。有一种眼镜蛇瓶子草更巧妙,它的顶部有一些透明的小块,阳光下就像一个个小天窗,使俘虏分不清哪里是真正的出口,最终都会被撞回到“瓶底”。而且,落入其中的昆虫越挣扎,就越刺激“瓶子”分泌出更多的消化液。最终,昆虫被淹死,成为瓶子草开花结果的养料。

猪笼草的捕猎方法和瓶子草很相似。这种草因为“捕虫袋”像我国南方装猪崽的笼子,故得其名。猪笼草的“捕虫袋”也是由叶子变异而来的:一张宽大的叶子沿中脉收缩成细长而弯曲的叶梗,叶梗的末端膨胀成肥大的“猪笼”。

2002年初,德国科学家在马来西亚的婆罗岛发现了一种以活体组织做诱饵吸引白蚁的猪笼草。这种猪笼草在它的“笼口”处有一些白色的须状组织,吸引当地特有的一种白蚁。当白蚁吃这些白须的时候,就会不知不觉地滑落到“笼子”中。这是科学家们第一次发现用自己的活体组织作为诱饵的食虫植物。这种猪笼草居然还挑食,只吃这种白蚁。

和瓶子草、猪笼草捕虫方式明显不同的是茅膏菜和捕虫堇。茅膏菜没有明显的捕虫器官,而是靠叶子粘住昆虫。茅膏菜的叶子有圆形和长形两种,圆叶呈放射状丛生,每片叶子上有许多触毛,每一根触毛上长着一个粉色的小球,小球上有一层亮晶晶、散发着香味的黏液。昆虫触到小球就会被粘住,昆虫不断挣扎,引得周围的触毛也一起弯向它,把它紧紧地粘裹在叶子上。长叶茅膏菜就更奇妙了,当叶片粘住昆虫的时候,叶子本身也会卷曲,把昆虫卷在叶子中消化掉。

捕蝇草和狸藻有明显的捕猎动作。捕蝇草的“捕虫器”像一个打开约80。的贝壳,“贝壳”中间一边长着3根感觉毛,边缘每边长着18根刺毛。当昆虫误入歧途落到“贝壳”中间,不动还好,只要它触动两根以上感觉毛,“贝壳”立刻就闭合起来,刺毛相互交错把昆虫关在里面,并且开始分泌消化液。昆虫越挣扎,“贝壳”就夹得越紧。在这个临时的“胃”里,昆虫成为捕蝇草的美味佳肴。

狸藻的“捕虫器”也许是世界上最小的,但也是效率最高的。狸藻大多为水生植物,羽状复叶分裂成无数的细丝,在这些细丝的基部长有一个球形的小囊体。这些微小的捕虫囊有一个可以开合的口,开口周围有细小的触毛。“捕虫囊”平时半瘪,当水蚤或者它们激起的微小波纹触动触毛的时候,“捕虫囊”就迅速膨胀。这样,囊里面的压力减小,水蚤就会随着水流被吸入“捕虫囊”,而囊口就立刻闭合,使猎物无路可逃。

这样看来,食虫植物“狩猎”的招术也就那”三板斧”,是典型的守株待”虫”,这也难怪,它们毕竟还是植物,除了布置好陷阱诱敌深入外,战略战术上并没有太多余地。

吃点零食

食虫植物其实都可以进行光合作用,所以它们没必要像动物那样为了获得能量和组成肌体的碳分子而捕猎。食虫对它们来说,更像是我们在正餐之间的零食,或者缺钙的小孩补钙。

食虫植物大都“出身贫苦”,生长在贫瘠的土地上或者热带雨林的沼泽里。在森林里,阳光未必能穿透浓密的林冠到达地面,草本植物在这种地方其实很难生存。而一些沼泽里,水质和泥沼大都为酸性,缺少氮或者磷元素,为了获得这些元素,猪笼草需要吃点“荤腥”。而捕蝇草原产地主要在美国北卡罗来纳州及南卡罗来纳州的海岸,仅在一些灌木丛生的沙质沼泽地生存。当地经常发生火灾,土壤中的氦都被挥发掉了,捕蝇草只得“另谋营养”。而且,食虫植物的根系往往都很不发达,吸收氮元素的能力很差,它们只好把身体的某个部位变成狩猎的工具。

类似的,茅膏菜、瓶子草也是喜欢生活在酸性、透水性好的泥沼中。

适者生存是自然选择的第一法则,这些“出身贫寒”的植物进化为“冷血杀手”,看来也是不得已而为之。

所以,食虫植物并不是我们想象中那样噬血如命,通常它们捕虫的效率并不高。比如长叶茅膏菜消化一只昆虫,根据虫子的大小,需要4~8天不等,然后长叶慢慢打开,消化不了的昆虫外壳掉到地上或者被风吹走,叶子继续舒展开等待另一只昆虫。一片茅膏菜的长叶只能重复利用3次左右,然后就枯萎凋落了。而捕蝇草的效率更低,一个“贝壳”夹住昆虫后,要20~30天才能消化完,“贝壳”慢慢打开后,留下一些消化不了的残骸。一个“贝壳”只能捕捉3~4只昆虫,之后就只能像普通的叶子一样,进行光合作用或者枯萎脱落了。也有夹住昆虫之后“消化”不了的,“贝壳”不再打开就和昆虫“同归于尽”了。

捕虫堇的叶面上有两种腺体有柄腺体和无柄腺体,前者分泌黏液,后者分泌消化液。当黏液粘住昆虫时,叶面卷曲,昆虫的挣扎和化学物质刺激无柄腺体分泌消化液,大约1 h,在叶面上形成的消化液池扩大到极限。但如果这只昆虫太大,就会刺激消化液连续几小时大量分泌,直到溢出液池。这种过度刺激会使消化液大量流失,叶子的循环系统遭到破坏,开始腐烂脱落,这就是捕虫堇的“消化不良”。可见,狩猎只是食虫植物补充氦、磷等元素的手段,它们并没有太强的杀伤力。

其实,人们种植食虫植物更多的是为了欣赏它们。为了吸引昆虫,食虫植物异化的叶子大多生成了美丽的颜色和奇妙的造型。园艺学家们还利用杂交等手段获得了一些更美丽的园艺品种。在国外,许多食虫植物爱好者自发组成协会,交流栽种心得,交换不同新品种。在我国很多植物园的温室里,就培育着许多种猪笼草和瓶子草,它们的美丽让人们惊叹不已。

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