食虫植物

作者: 中科院之声

来源: 中国科学院昆明植物研究所标本馆

发布日期: 2015-06-18 15:42:32

食虫植物是指能够捕猎并且消化吸收一些昆虫和节肢动物的植物类群,约有600~750种。这些植物在各自的生存压力下,以各自的方式走上了食虫逆袭的道路。它们通过开发各种精妙的捕虫器,如掉落式陷阱、粘胶型捕虫器等,来捕获和消化昆虫。食虫植物的演化之路充满了智慧和策略,它们与被捕食昆虫之间的关系复杂,有时甚至存在互利共生的关系。

将植物与动物比较而言,通常人们倾向于动物是更为强势和智慧的一方:因为植物扎根于大地不能自由移动还会被动物取食。但事实果真如此吗?被视为弱势一方的小人物——植物——能否逆袭成功?我喜欢食虫植物,不仅因为它们有着炫酷的捕猎技能和亮丽的外表,而且因为这些植物总在不断上演着小人物逆袭的故事。在捕食者与被捕食者角色互换,动物沦为植物的食物时就极具戏剧冲突效果。

能在大自然的舞台上将这一剧情演绎得精彩绝伦,当属植物界中最具明星范儿的食虫植物。食虫植物是指能够捕猎并且消化吸收一些昆虫和节肢动物的植物类群,约有600~750种。有趣的是,虽然它们都有捕虫这一共同技能,但在亲缘关系上却相差很远,分别来自植物界中不同的10个科,17个属。由于各自的生存压力所迫,食虫植物以各自的方式不约而同地走上了食虫逆袭的道路。

在广袤大地上,并非每一寸都是沃土,不少地方是沙石荒地、高寒坡地和营养元素长期缺乏的水域等,各种严苛贫瘠的环境为植物的生存设置了重重障碍。例如,一些看似繁茂的沼泽,由于长期处于酸性环境,土壤虽然富含有机质却很难通过细菌分解为可供植物生长的营养;即便被称为“动植物天堂”的热带雨林里,虽然大自然从不吝啬阳光和雨露,但在高大的乔木和层层茂密的藤本植物抢占有限的空间和资源下,各种植物依然存在严酷的生存竞争。

长期资源匮乏的处境让一些植物学会了将味道鲜美、蛋白质丰富的昆虫等小动物当成了新的营养来源。然而动物虽然美味,也不是待宰的羔羊,若不讲究计谋策略,虫儿们可不会任凭处置!还好大自然的舞台是相当公平的,她给予了这些在强大生存压力下的植物自由演化的机会。在漫长的演化之路上,这些身处不同环境地域的植物不约而同地开发了最佳的以静制动的猎虫工具——捕虫器。

这些捕虫器形式不同却各具精妙,因而令无数科学家和植物爱好者着迷不已,探索不止。有一类食虫植物“身不动,膀不摇”就能捕虫吃,它的捕虫神器是一个让小家伙们掉下去且爬不出来的“陷阱”。

这种“陷阱”可由植物全部的叶片构成,如一些凤梨科的食虫植物,它们利用植株自身的形状特点将所有叶片围成一个水桶状的结构,陷阱顶端的叶片极为光滑,如果昆虫在探试过程中不慎掉下去就会被底部具酸性和消化酶的液体杀死,并且被分解吸收。还有一些更为精妙的掉落式陷阱食虫植物,如土瓶草属、瓶子草属和猪笼草属植物等,它们的单片叶特化形成笼状的陷阱结构。

为了提高陷阱的捕食效率,这些食虫植物无时无刻不在完善陷阱,使得整个陷阱系统成为一个复杂而高效的猎虫机器。

顾名思义,粘胶型捕虫器就是植物依靠分泌胶水来困住猎物。这也是食虫植物中最常见的捕猎形式之一。如捕虫堇属、捕蝇幌属、露松属和穗叶藤属植物,这类植物常在体表分泌大量浓厚的胶质或水珠一样的胶水或树脂,能够将接触到的昆虫牢牢吸附并捕获。由于这类陷阱常常布满整个植株,不少种类还有气味拟态的机制,能释放令昆虫着迷的气味,因此有很高的捕食效率。

大自然是神奇的,除了人们所认知的食虫植物之外,还有很多植物正在走向通往食虫植物的道路上;而有的食虫植物似乎已经走到了肉食的终点,又半路折返了回来。植物中能捕捉昆虫的植物不在少数,如西番莲科的龙珠果。在龙珠果的果实成长期,围绕果实会形成类似于茅膏菜一样的粘胶网状结构,用于捕捉小型昆虫。近些年有科学家证实,这种结构不仅能够捕捉昆虫,还能够分泌消化酶消化吸收猎物。

然而龙珠果依旧非传统意义的食虫植物,研究发现:这种捕食机制和结构更多的意义是使果实受到保护,不被昆虫啃食。科学家们猜想,龙珠果在进化的过程中,如果所处环境营养元素贫瘠,那么这种捕捉昆虫的陷阱机制可能得到进一步加强,从而演化出更为精巧高效的捕食陷阱,朝食虫道路更进一步。在植物走向食虫的道路上,很多时候并不孤独,选择合适的动物小伙伴做搭档会给双方带来意想不到的好处。

不少食虫植物在漫长的进化过程中就找到了不少这样的小伙伴,让自己的食虫生活如虎添翼,妙不可言。这种互利共生关系在食虫植物中广泛存在。共生关系在瓶子草科、猪笼草科、土瓶草科和凤梨科尤为突出。私家水罐式的陷阱为许多动物的生存提供了便利的环境和与食虫植物互利互助的契机。一些瓶子草植物自身不能分泌消化酶或者消化酶数量很少,不能直接分解猎物,但是借助于水池里寄居的底栖生物,它们就能很好地解决这个难题。

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