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自然界中那些食虫的植物,它们为什么会有“吃肉”的习惯?

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植物是自养型生物,能利用阳光进行光合作用,将无机物转化为碳水化合物,获得生长发育所必需的营养物质。这些生长因子并不难获得,因此植物可以在非常恶劣的条件下生存。不过,也有一种植物养成了“吃肉”的习惯。


这些植物是食肉动物。世界上已知的食肉动物有600多种。在它们的饮食中,既有小昆虫,也有像老鼠这样的大型哺乳动物。一旦被困住,食肉动物会分泌可怕的消化液,慢慢溶解动物。与其他素食者相比,手段极其残忍。那么为什么食肉动物有这么奇怪的嗜好呢?

吃荤也是迫不得已


正如人类正遭受气候变化之苦一样,有些植物由于缺少养分,很难生存下来。为了生存,它们开始“吃肉”,而吃肉的植物也有类似的“苦衷”。大多数食肉植物生活在高光和水淹的沼泽环境中。由于湿地中的水分会很快带走土壤中的养分,土壤中的氮、磷含量很低,而氮是植物合成蛋白和dna的主要成分之一,使得很少有植物在这种环境中生存。面对这样的绝境,食肉植物不得不寻找一种新的方式来食用营养丰富的动物,获取氮、钾、钙、磷等生存所必需的矿物质。

研究人员推测,最初,食肉植物的祖先也是“素食者”。以耐盐食肉植物为例,刚开始,这类植物能适应含盐量高的环境。它们会用特殊的腺体来清除通过叶子从土壤中吸收的盐分,这种盐分恰巧可以杀死周围的昆虫。昆虫的身体成为土壤或植物本身的天然肥料。

猪笼草也是如此。笼草是一种多年生草本植物,可以捕食昆虫。各种笼草外观相似:笼体像猪笼,笼内表面为蜡质区,表面光滑。昆虫掉进去后很难爬出来。


研究结果表明,澳大利亚的土瓶草、北美东海岸的猪笼草和亚洲的翼状猪笼草,这三种猪笼草虽然与杨桃、猕猴桃、荞麦的亲缘关系较近,但这三种草其食肉方式基本一致。最初,这些猪笼草的蛋白质被用来抵御疾病,然后,为了应对落入陷阱的昆虫,在完全不同的地理环境中,这些猪笼草成功地将其蛋白质改良为有助于消化“肉类食物”的酶,包括昆虫外骨骼的几丁质酶,紫色的酸性磷酸酶帮助它们从猎物身上吸收磷。

吃荤的巨大代价

虽然食肉动物已经进化出“吃肉”的能力,让自己更好地生存,但它们付出了很多代价。随着更多的能量被投入到食肉动物的适应过程中,比如它们会将叶子设计成诱捕和消化猎物的陷阱,用于光合作用的叶子会减少,这将导致光合作用效率低下。因此,大多数食肉动物生长缓慢,体型不大。即使他们可以通过吃昆虫来“改善伙食”,氮的摄入量仍然是有限的。

所以,你永远也不会遇到一个巨大的食肉植物,也不用害怕自然界是否有能大到吃人的食肉植物。


另一个困扰食肉动物的问题是如何繁殖。像许多植物一样,食肉动物的生殖器官是花,种子是其下一代。大多数花卉也分为雌蕊和雄蕊,这就需要昆虫的授粉,这就使得精细胞和卵细胞结合起来,这就导致了一种尴尬的冲突:一方面,食肉动物需要吃昆虫来补充营养;另一方面,它们需要授粉和繁殖。例如,一种来自西班牙的食肉植物捕虫堇属就遇到了这样的麻烦。一般来说,如果它的花有许多传粉者授粉,它会产生更多的种子。然而,由于捕食陷阱离花很近,捕虫堇它也会吃掉许多传粉者,这大大降低了繁殖能力。

吃荤or吃素,环境说了算

“吃肉”有很多问题。因此,与寄生植物和腐生植物不同,目前发现的食肉植物中没有一种完全放弃了自养光合作用。此外,如果条件允许,一些食肉植物会变成非食肉植物。


例如,北美的一种食虫植物瓶子草,通常在潮湿的地方生长多年。它们进化出漏斗状的叶子作为捕虫瓶,利用密集腺体分泌的蜂蜜来吸引昆虫。同时,捕虫瓶的上部在阳光照射下呈彩绘玻璃状,能诱导昆虫离去,捕虫方法非常高超。然而,这种典型食虫植物的捕虫瓶在深秋开始枯萎,长出剑形叶子,没有捕虫功能,开始了长时间的“素食主义”。这又是为什么呢?


这是因为冬天天气变冷,光照比夏天低。同时,冬季昆虫的数量也在减少。在这个时候,把精力花在生长和捕虫上是不划算的。因此,瓶草长出剑形叶子,增加光合作用的叶面积,可以更好地利用光。其他食肉植物也采用同样的策略。当土壤中的养分增加或光照过低时,它们会尽可能减少捕猎行为。

看来食肉植物并不可怕,它们嗜血的嗜好只是在环境压力下进化出来的。

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