编者按: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。
了解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*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。
食肉原因
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):
食肉植物的诱捕机制
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。
根据腺柄的长度和类型又分为三种:相对平面的粘蝇纸原理,相对立体且固定不可活动的黏性触手和相对立体且可主动增加接触面积的可活动黏性触手。这6个属中的捕虫堇属植物因其叶片上分泌黏液的腺柄非常短小,所以捕捉到的猎物就像是直接粘贴在叶片表面,如苍蝇粘在粘蝇纸上一般。但是观察到部分品种的触手会像茅膏菜的触手一样具有活动性。而腺毛草属、露松属、捕虫树属、穗叶藤属的植物叶片表面分泌黏液的腺柄相较于捕虫堇属植物而言长了10倍甚至更多,分泌黏液的腺体就在触手的末端,这些物种的触手是固定不可活动的,属于相对立体且固定不可活动的黏性触手类型。而茅膏菜属的大部分物种就具有相对立体且可活动的黏性触手捕虫器。这些食肉植物(除捕虫树外)分泌出的黏液滴晶莹剔透,像花蜜一样,可以吸引昆虫。当猎物被粘住时,腺体上的消化酶消化猎物,再由其将消化后的养分吸收,尤其是茅膏菜属的植物在捕捉到猎物后,周围的触手会主动向猎物的方向弯曲,使得更多带着黏液的触手接触到猎物,大量的黏液使猎物窒息,同时直接增加了消化腺和猎物的接触面积,更快地*死并消化猎物供自己所用。