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回顾被称为“世界上最奇妙的一种植物”:捕蝇草拥有怎样的捕虫机制?

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自然界食物链中,一般来说,动物比植物高级,所以“动物吃植物”被大家认为是理所当然的。

但也有一些植物是可以“吃”动物的,它们可以通过自身的特性来吸引、捕食和消化昆虫乃至小型哺乳动物,从而吸取营养。它们大多数情况下吃的是昆虫,因此被称为“食虫植物”,也有些物种会捕食诸如青蛙、蜥蜴、鸟类等小动物,所以也被为“食肉植物”。

植物无法移动,不会跑,没什么攻击性,那是怎么杀死和吃掉活生生的动物呢?

目前,全世界已知现存的食肉植物约有800多种,分布于12个科20个属。不同的食肉植物捕猎的方式也不一样,它们各具高招,各自拥有困住猎物的特殊“装备”,比如有会分泌粘液粘住虫子再卷起来的茅膏菜,有型似水瓶的瓶子草,有长着夹子状叶片夹住虫子的捕蝇草,有拥有带盖圆筒型捕虫笼的猪笼草,还有会捕捉水里的微小虫体或浮游动物的狸藻等等。

猪笼草

眼镜蛇瓶子草

丝叶狸藻

在食肉植物中,捕蝇草非常有名气,它凭借独特的外型和精妙有趣的捕虫本领,成为很受国人玩家喜爱的一种食虫植物,也是科学家研究最多的一种食虫植物,曾被达尔文称为“世界上最奇妙的一种植物”,其奇妙之处就在于它复杂精妙的捕虫机制——可分辨自己捕捉的是昆虫而非雨滴或石头等非猎物,防止误吃。那么,捕蝇草究竟是如何捕猎的,又是如何判断自己捕捉的是昆虫而不是石头的,难道它们有视觉吗?那些神奇多样的“食肉植物”究竟为什么要吃虫子?

捕蝇草究竟是如何捕猎的?

捕蝇草,别名:苍蝇地狱、维纳斯捕蝇草、食虫草等,属于茅膏菜科捕蝇草属,全属仅1种,原产于美国南、北卡罗莱纳州海岸平原地区。它们可不只捉苍蝇吃,只要是能被它们夹得住的活物都吃,飞虫只占它们食物来源的不到5%,蚂蚁,蜘蛛,甲虫,蚱蜢,甚至是小型蛙类也吃。

捕蝇草一般高10~30厘米,茎很短,最显著的特征就是构造奇特的叶子——左右对称的叶子形成一个型似“贝壳”的“捕虫夹”,可以自由开合,捕捉落在上面的猎物。捕虫夹叶片长10厘米左右,平时呈60度张开,叶片边缘还长着一圈“锯齿状”的刺毛,叶片内侧有3对称为感觉毛的细毛。

捕蝇草的“吃”肉过程大致可分3步:

第一步,引诱。

捕蝇草会散发出淡淡的香气,并且叶片边缘上有蜜腺,能够分泌甜甜的蜜汁吸引昆虫靠近。此外,叶夹内侧呈现鲜红的色泽,也能将对颜色敏感的昆虫引诱进入它的捕猎范围。

第二步,捕捉。

当昆虫进入叶面,就会触发捕蝇草的感应器官,两瓣叶片就会快速闭合,同时叶片边缘的刺毛会相互交叉,紧紧地咬合在一起,形成一个锯齿般的牢笼,使得虫子无法逃脱。

第三步,消化吸收。

当昆虫被捕蝇草夹住后,两片叶子内壁的腺体开始分泌含有蛋白酶的消化液,然后用上几天的时间将昆虫体内的蛋白质分解并吸收掉。

从捕捉到完全吸收,整个过程大概持续几天到十几天的时间。等昆虫的营养物质被吸收殆尽后,捕蝇草的叶片会再次打开,准备开始新一轮的“狩猎”。叶夹内剩下的难以被消化掉的昆虫外壳,会被风雨清理走。

而最神奇的是,捕蝇草有一套精妙的捕虫机制可以区分落入的是活物,还是水滴、石头等非活物。也就是说,不是每落入一样东西,捕蝇草就关闭一次捕虫夹,对于“没用”的东西,就不会做出“狩猎反应”。要知道,捕蝇草每抓一次猎物是需要耗费很多能量的,再次打开叶片也要耗费能量。如果捕蝇草的捕虫夹误关闭,再重新打开又要等到好几个小时以后了, 这段时间就吃不到东西了。而且它的捕虫夹并非可以一直捕虫,一个捕虫夹一般在捕猎了3、4次之后就失去了捕虫能力。

因此,捕蝇草会很“谨慎”地进行每一次捕猎,会判断进入捕虫夹的物体是不是值得它去抓,避免造成能量的浪费。那么,它们是如何做到这一点的?

捕蝇草如何区分昆虫和雨滴?

捕蝇草的捕虫夹内侧两边有数根短小不起眼的针状感觉毛,这就是它们的“死亡陷阱”的触发器。

如果只是单纯地触碰一次感觉毛,叶片是不会立即闭合的。

而要完成一次狩猎,必须要同时满足如下严格的特定条件:

一根感觉毛被连续触碰2次或触动到2根感觉毛,且两次触碰的间隔要在20秒之内,才会触发捕虫夹叶片的迅速闭合。如果超时则需要第3次触碰才能够触发闭合。

这一机制,可以在很大程度上,辨别进入叶片内的是否是落叶、水滴等杂物,防止机关因误触而闭合,但这也无法保证100%准确,有时也会出现误判,比如有些枯枝、小石头落入可能同时触动2根感觉毛,导致叶夹关闭。

所以,就有了第二层筛选机制,用来判断被夹住的是不是活体猎物,要不要开始分泌消化液进行消化。这个时候就需要被夹到的物体继续刺激感觉毛(在夹子中挣扎触动感觉毛),在感觉毛第五次触动后,叶片上的消化腺体便始分泌消化液。如果捕蝇草抓到的不是活体猎物,没有持续的动作继续刺激感觉毛,就不会进行消化,叶夹会在几个小时后重新打开。捕到的猎物越大,挣扎越是强烈,叶片就越紧缩,分泌的消化液也越多。

这样的捕猎机制可以分辨像石头、雨滴、落叶的误触,以区分活的猎物和非猎物的刺激,防止做无用功,节省能量,还能够确认昆虫已经走到了叶片中适当的位置,有利于提高捕猎的成功率,还能够过滤掉很多小块头的昆虫(不值得一吃)。

捕蝇草的这套捕虫机制让人不得不感叹大自然的神奇。但问题来了,食肉植物究竟是为什么要吃“肉”呢?

食肉植物为什么要捕食昆虫?

在普遍的认知中,植物一般是靠光合作用和根系吸收土壤中的养分生存的,那为什么自然界会出现食肉植物这类有“吃肉”的习惯的另类呢?

食肉植物的原产地有一个共同的特点,大多都生活在潮湿荒地、沼泽等土壤贫瘠的环境中。这些地方缺乏

植物生长所需的营养,尤其是氮极度匮乏。

氮是植物细胞蛋白质的主要原料和合成DNA的主要成分,也是叶绿素的组成成分。绝大多数植物缺氮后,生长都会受限,植株会长得矮小,严重时甚至停止生长。

食肉植物的祖先无法从生长的土壤中摄取足够的养分,为了适应贫瘠的环境,为了活下去,它们不得不寻找新的方式来补充生命活动所必须的营养。而动物体内含有丰富的蛋白质,被分解后便能提供大量的氮元素。

于是经过长期的自然选择和遗传变异,部分植株的某些部位演化出了各种奇妙精致的捕虫装置,以捕获昆虫来获取氮元素。

然而,对于食肉植物来说,捕食昆虫是“守株待兔式”的,并不能作为稳定的营养来源。它们的叶片仍然保留了光合作用的功能,也需通过光合作用来获取能量和生长。

你都见过哪些食肉植物?对于植物“吃”肉,你有什么看法?欢迎来评论区交流~

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