在庞大的植物王国之中,有这么一类植物以它们特殊的生存方式在我们的蓝色星球上繁衍着,它们可以捕捉小昆虫乃至小型哺乳动物,并且将其分解利用来满足自身的营养需求,它们就是大名鼎鼎而又神奇多样的食肉植物。
食肉植物是一类能够自行捕捉猎物,并且拥有一定的消化机制来获得营养元素的自养型植物。
多数食肉植物,如茅膏菜(Drosera)、捕蝇草(Dionaea)等自身可以合成消化酶用以分解猎物,但也有部分物种自身不能合成消化酶,而借助共生生物对猎物进行分解,如捕虫树属(Roridula)和刺蝽(Pameridea)、部分太阳瓶子草属(Heliamphora)物种和细菌等,因此也可视为食肉植物。
而某些植物尽管具有粘捕并杀死昆虫的能力,但是并没有机制用于分解昆虫,也没有证据表明植物能从昆虫体内获得营养元素,这类植物则只能视为是捕虫植物,它们捕虫的目的并不是获得猎物的养分,而是一种自我保护的机制,如毛西番莲(Passiflora foetida)等。
食肉植物的猎物在多数情况下为昆虫和节肢动物,所以也被称作食虫植物,但是某些猪笼草属(Nepenthes)的物种在特定情况下甚至可以捕食小型哺乳动物或爬行动物,所以食肉植物这个统称比食虫植物更加贴切。这个家族里的另外一些物种,如苹果猪笼草(Nepenthes ampullaria)、劳氏猪笼草(Nepenthes lowii)等获得营养的主要途径并不是捕获动物,而是收集枯枝落叶与粪便。
尽管其食肉性已经有一定程度的退化,但由于其特征器官结构和普通猪笼草并没有本质的区别,因此仍然把它们归入食肉植物。
食肉植物普遍生长在“不毛之地”,这些地方因为种种原因而导致相对贫瘠,如土壤长期遭受雨水冲刷等,尤其是缺少氮元素;或者酸碱度不利于植物吸收矿物质营养。这类例子有潮湿酸性的沼泽和云雾缥缈的高海拔岩地等。目前(至2021年)国际食肉植物协会(ICPS)所记录已知现存的约有12科20个属,共约862种。在中国科学院昆明植物研究所昆明植物园内现有9科,17属约700种(包含品种)。食肉植物的植物学分类如下:
食肉植物具有6种基本的诱捕机制(下图列举了基本的机制且附上具有代表性的属或种):
1. 胶粘剂——黏住你
食肉植物中有6个属的植物进化出了以胶粘剂原理为基础的捕虫器,有捕虫堇属(Pinguicula)、腺毛草属(Byblis)、露松属(Drosophyllum)、捕虫树属(Roridula)、穗叶藤属(Triphyophyllum)和茅膏菜属(Drosera),它们的共性是具有有柄的、能分泌黏液的腺体。
这种结构使得黏液和叶表隔开且存在空气流通,这是为了在等待捕猎的同时又不会因为这些大量的黏液包裹了叶表而让叶片无法获得空气中的二氧化碳和氧气导致叶片受损。
2. 陷阱——淹死你
食肉植物中有7个属的植物进化出了开口且装有消化液的瓶状捕虫器,有猪笼草属(Nepenthes)、太阳瓶子草属(Heliamphora)、瓶子草属(Sarracenia)、眼镜蛇瓶子草属(Darlingtonia)、土瓶草属(Cephalotus)、布洛凤梨属(Brocchinia)和嘉宝凤梨属(Catopsis),它们都将自己的叶片卷起来变成了容器,用来储存分泌的消化酶和/或细菌等组成的消化液。
3. 龙虾笼——迷失自我
食肉植物中的眼镜蛇瓶子草和鹦鹉瓶子草这两个物种不仅进化出了上面提到的装有消化液且相对不敞口的捕虫瓶,还同时都具备一旦进入就找不到入口出口的龙虾笼原理。
4. 捕鸽器——只能进不能出
鹦鹉瓶子草甚至还和螺旋狸藻属(Genlisea)一样具备进入后无法后退只能前行的捕鸽器单向门原理。
5. 夹子——不松口
食肉植物中只有捕蝇草(Dionaea muscipula)和貉藻(Aldrovanda vesiculosa)两个物种有夹状捕虫器。
6. 抽吸——变形记
食肉植物中,囊状捕虫器是狸藻属(Utricularia)植物特有的。囊状捕虫器上的离子泵会将囊内的离子泵出,内部的水因渗透作用被排出,使得囊内产生局部的真空。