百科探秘
靜靜的殺戮,無聲的戰(zhàn)場,小天地盡顯英雄本色;
甜蜜的誘惑,機(jī)警的選擇,有智慧才能笑傲自然。
2007年11月的一個星期六,珠海市金海岸中學(xué)。
一群興奮的學(xué)生正準(zhǔn)備一次野外探險(xiǎn),他們要去尋找一種會吃肉的奇怪植物。
有一個人很了解這種奇特的食肉草,他就是今天要帶學(xué)生上山的生物老師華躍進(jìn)。
今天他們要考察的,是這類植物中唯一生長在中國,也是生活在最高緯度地區(qū)的品種。華老師由于揭示了它許多鮮為人知的奧秘,已經(jīng)被國際植物學(xué)界所關(guān)注。
華老師帶領(lǐng)同學(xué)們走進(jìn)無名山林的深處,這次活動還吸引了學(xué)校其他老師來參加。
蟲吃草天經(jīng)地義,而草吃蟲可就有點(diǎn)奇怪了。植物的葉片都是靠光合作用來制造營養(yǎng),可這種草的葉子除此之外還可以靠吃動物來制造營養(yǎng)。這種草在中國有一個古怪的名字,叫豬籠草(圖1)。
(1) 這種食肉草因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)很像我國南方農(nóng)村用來運(yùn)豬的竹籠而得名
這種草的神奇之處,就在于它那紅唇似的捕蟲瓶口和半開著的瓶蓋(圖2)。
(2)看似光鮮的紅唇,實(shí)是溫柔的陷阱
華躍進(jìn):1995年到這兒教生物課,就開始關(guān)注豬籠草。
華老師原來在西安一所大學(xué)里教植物,為了能夠親自觀察豬籠草是怎樣用它那美麗的紅唇捕殺動物,特意來到有豬籠草的南方并在這所中學(xué)教書。
華老師在自家的陽臺上培育各種奇特的植物品種,在他看來,親自種植和觀察植物的過程是最有樂趣、最有價(jià)值的事情,尤其是觀察豬籠草。
華躍進(jìn):觀察研究和培育豬籠草,是我特別想做的一件事情。
華老師還希望培養(yǎng)學(xué)生們善于觀察的學(xué)習(xí)習(xí)慣。盡管在學(xué)校附近的山上就有豬籠草,可是當(dāng)?shù)氐暮⒆觽儏s從來不知道豬籠草是怎么吃動物,甚至從沒見過這種奇特的草。
傳說豬籠草半開的捕蟲瓶口就像一張嘴,能像動物那樣“吃”東西。無論是會飛的馬蜂,還是會跑的螞蟻,只要一碰到豬籠草捕蟲瓶那美麗的紅唇,“咔嚓”一聲,蓋子立刻關(guān)閉,活蹦亂跳的蟲子瞬間就變成這棵草的食物!
豬籠草真的是靠捕蟲瓶美麗的紅唇吃掉動物的嗎?
華老師和同學(xué)們已經(jīng)進(jìn)入山上最密集的叢林里,豬籠草就隱藏在附近。
華躍進(jìn):這是豬籠草的一株幼苗,是種子萌發(fā)后形成的第一片真葉,和第二、第三片真葉的結(jié)構(gòu)。
豬籠草似乎不大挑剔土質(zhì),華老師介紹,豬籠草是一種拓荒型的植物,不懼怕土壤的貧瘠。很多花草在這種石山上根本無法生存,但豬籠草卻可以生長。不過,豬籠草有一個癖好,它生長的環(huán)境必須有水,而且一定是流動的活水,這里就有流動的水。
突然,幾個綠色的“豬籠”出現(xiàn)在眼前。
華躍進(jìn):豬籠草在中國只有這一個科 一個屬 一個種,屬于一個單科種,保護(hù)價(jià)值是比較高的。如果它滅絕了 這個科的植物就不存在了。
實(shí)際上豬籠草有美麗的花朵,“瓶子”卻是由它的葉子變成的(圖3)。
(3) 豬籠草的花朵是迷人的
華躍進(jìn):豬籠草的捕蟲瓶由葉脈形成,葉子中間最粗大的葉脈變長變粗,形成卷須。卷須末端慢慢長成一個捕蟲瓶。當(dāng)瓶子長成后就總是保持瓶口向上的一種垂直狀態(tài)。
為仔細(xì)觀察豬籠草的葉子怎樣變成瓶子,華老師特地把野生的豬籠草種在自家的陽臺上。并購置全套攝影設(shè)備,跟蹤拍攝,最終完整地拍攝到了一個豬籠草捕蟲瓶打開蓋子的完整過程(圖4)。
(4) 華躍進(jìn)觀察豬籠草形成捕蟲瓶過程拍攝到的畫面
在生存競爭中,有捕蟲瓶子的豬籠草比其他種類的植物多了一種選擇,它不僅吃素,還能吃葷。
豬籠草是怎么吃葷的呢?
豬籠草捕蟲瓶的蓋子看上去強(qiáng)壯而且有些怪異,連接部位的內(nèi)部好像有幾條粗壯有力的筋,是這些筋在操縱蓋子嗎?
可是,螞蟻在瓶口上爬,瓶蓋并沒有合上;蝴蝶在瓶口上爬,瓶蓋也沒有合上;藍(lán)翅蜂在瓶口上爬,瓶蓋還是沒有合上。
華躍進(jìn):許多資料介紹,蟲子進(jìn)去以后,豬籠草的捕蟲瓶的蓋子會自動關(guān)閉。我還看了別人介紹的一段錄像,但那是人工操作的鏡頭,實(shí)際上豬籠草的瓶蓋是不可以自動關(guān)閉的。
華老師特意讓學(xué)生用手按上蓋子,但蓋子根本蓋不嚴(yán)實(shí)。原來,豬籠草的瓶蓋實(shí)際上是不會關(guān)上的!
既然豬籠草捕蟲瓶的蓋子關(guān)不上,來去自由的小動物吃飽了不就逃跑了嗎?豬籠草究竟是怎樣捉住活蹦亂跳的動物的呢?
豬籠草在把動物引向死亡陷阱的過程中,精心設(shè)計(jì)了好幾個步驟,瓶蓋只是其中的一個。
這種渾身掛滿瓶子的神奇植物,它最厲害的武器之一就是有著大量蜜滴的瓶蓋(圖5)。
(5)瓶蓋向下的一面布滿了濃濃的蜜汁
面對誘人的蜜汁,同行的劉言昌老師忍不住親口嘗了嘗。
劉言昌:非常甜,有點(diǎn)像麥芽糖。
人都嘗得出甜頭,對小動物來說更是一種難以抵御的美食!
劉言昌:蜜汁黏性很強(qiáng),味道甜甜酸酸的,螞蟻應(yīng)該非常喜歡。
這些蜜汁的最大功能是誘惑。地上的螞蟻離高高懸掛的瓶子很遠(yuǎn),如果豬籠草沒有另外的設(shè)計(jì),前來光顧的只會是偶然貪吃的少數(shù)族群。豬籠草為了吃到更多的蟲子,它還準(zhǔn)備了更多的誘惑。
華躍進(jìn):這是引路蜜滴,卷須上有一個明顯的蜜滴。
許多植物的花都能產(chǎn)蜜,但豬籠草的蜜滴卻在莖和葉子上出現(xiàn),對小動物來說像是占了便宜,其實(shí)這里面卻隱藏著一個秘密:在豬籠草的莖、葉和卷須上分泌出來的蜜滴的排列方式,看起來完全是為引誘昆蟲而設(shè)計(jì)的:從莖到捕蟲瓶每隔一段距離就會出現(xiàn)一兩個蜜滴。爬上來的蟲子只要嘗到第一個,就會去尋找第二個、第三個,這樣,蜜滴就會把蟲子一步步引向瓶口, 最終送進(jìn)豬籠草的“嘴”里(圖6)。
(6)蟲子一旦沿著這些蜜滴前進(jìn),享用的將是最后的晚餐
華躍進(jìn):蟲子在瓶口取食蜜汁時(shí),由于瓶口內(nèi)側(cè)非常光滑,向上有倒刺,很容易失足掉進(jìn)瓶子里。一旦掉下去根本無法再爬上來。
瓶子下部有消化液,蟲子掉進(jìn)去很快就沉入消化液中被消化,最終營養(yǎng)被豬籠草所吸收。
為什么掉下去的小動物再也爬不上來呢?原來瓶子里的消化液并不很深,半開的瓶蓋防止了南方常見的雨水灌滿瓶子,避免掉進(jìn)去的小動物又爬上來跑掉(圖7)。
(7)掉進(jìn)瓶子里的黃蜂在徒勞地掙扎
華老師讓同學(xué)們用一個精密的pH值計(jì)測試?yán)锩嬉后w的酸堿度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)酸度很高。原來,捕蟲瓶里裝的竟然是強(qiáng)酸性的液體,真是令人驚嘆!
華老師介紹,它就像我們?nèi)梭w胃里的消化液,豬籠草液體甚至能在很短的時(shí)間里腐蝕掉一小塊金屬。
華躍進(jìn):豬籠草的主食應(yīng)該是螞蟻,被它捕獲的動物最多的是螞蟻,有的瓶子里有滿滿的一瓶螞蟻。
難道就沒有吃了蜜又不會喪命的動物嗎?
一只蝴蝶在瓶蓋上面用虹吸式口器吸食蜜汁,它看起來好像挺安全。
一只長腿蜂吃蜜時(shí),總有一條腿牢牢地抓住外面的東西,所以吃飽后可以輕易地走掉。
但是且慢,一場奇怪的芭蕾舞就要上演了。
體態(tài)輕盈靈巧的長腿藍(lán)翅蜂吃了豬籠草的蜜汁后,竟然變得暈頭轉(zhuǎn)向,一副狼狽不堪的樣子(圖8)。
(8) 吃了蜜汁的長腿藍(lán)翅蜂醉態(tài)十足,顯然中了豬籠草的毒招
難道豬籠草的蜜汁里另有玄機(jī)?
華躍進(jìn):有沒有麻醉的作用?讓我們嘗一下,哦,舌頭有點(diǎn)麻。所以豬籠草也叫忘憂草,傳說人喝了這個水,就會忘記所有的煩惱。
人舔一下這種蜜汁舌頭都會發(fā)麻,難怪長腿藍(lán)翅蜂吃了會搖搖晃晃。如果它繼續(xù)吃下去,也許會稀里糊涂地掉進(jìn)強(qiáng)酸性消化液里,那時(shí)候恐怕再長的腿也救不了它的性命。
無論昆蟲如何巧妙地吃蜜,在這場智慧大比拼中,豬籠草似乎總有辦法讓這些貪吃的家伙掉進(jìn)它設(shè)下的甜蜜陷阱。
但蹊蹺的事情總會發(fā)生。幾年前,華老師發(fā)現(xiàn)許多不吃蜜的動物也會葬身豬籠草那神奇的瓶子里,這是怎么回事呢?
2004年,國際食蟲植物學(xué)會首次邀請了一位中學(xué)老師赴法國作年會報(bào)告。
因?yàn)槿A老師第一次報(bào)告豬籠草的“引路蜜滴”;第一次報(bào)告豬籠草消化液酸度完整的變化周期;第一次提出圍繞著豬籠草有一個食物網(wǎng)的概念;所以,華老師第一次走上了食蟲植物研究的國際講壇。
華躍進(jìn):我們研究的突破,主要是引路蜜滴,蜜腺解剖,以及消化液酸度變化曲線,我們第一次將它完整地描述出來了。
華老師提出這個課題,是由于見到樹蛙出現(xiàn)在豬籠草酸性的消化液里,皮膚很脆弱的兩棲類動物能待在酸性消化液里可是件不同尋常的事情。
華躍進(jìn):開始發(fā)現(xiàn)豬籠草捕蟲瓶里的樹蛙,它沒有痛苦和不適的感覺,我們故意比較激烈敲打驚動它時(shí),它就從瓶子里跳出來了。
華老師發(fā)現(xiàn),豬籠草消化液的酸性有周期性的變化。大約在每個月的中旬,也就是第10天左右開始,豬籠草消化液的酸性最強(qiáng);而其它時(shí)間酸性比較弱,甚至有接近中性的時(shí)候。
華老師推測,樹蛙呆在捕蟲瓶里時(shí),可能正是酸度接近中性的時(shí)候。遺憾的是,當(dāng)年還沒有辦法檢測酸度,而現(xiàn)在能夠準(zhǔn)確測酸度了,卻又見不到樹蛙了。
這個問題還沒有答案,另一個發(fā)現(xiàn)又帶來了新的困惑。有一天,華老師發(fā)現(xiàn)在豬籠草周圍有很多根本不吃蜜汁的動物。
華躍進(jìn):發(fā)現(xiàn)一只大螳螂在瓶口守著。蟲子一旦爬到這里,可能還沒等到被豬籠草吃掉,就已經(jīng)被螳螂吃掉了。
豬籠草不僅吸引食蜜性昆蟲,而且引來許多以昆蟲為食的捕食者。
華躍進(jìn):有蜘蛛、黃蜂、螳螂,最大的有蜥蜴。
黃色的蟹蛛體型和貓蛛差不多,它們都在這里守候蟲子,所以常常狹路相逢。一只蟹蛛已經(jīng)藏在瓶口里面,這時(shí)來了一只貓蛛和它搶地盤。一場大戰(zhàn)一觸即發(fā)!不過蟹蛛早就找好了地形,它很自信不會掉下去成為豬籠草的腹中餐,而新來的貓蛛可沒這么幸運(yùn),戰(zhàn)斗一開始,貓蛛瞬間就被打下瓶底(圖9)。
(9) 守株待兔收獲也豐,一只貓蛛捉到一只蚊子
令人驚奇的是,貓蛛居然迅速地爬了上來,它沒有被消化液殺死,也許它有蛛絲作保險(xiǎn)繩吧?
華老師發(fā)現(xiàn),在豬籠草周圍,形成了一個涉及幾十種動物的相當(dāng)復(fù)雜的生物圈。螞蟻、蛾子、蟑螂吃蜜;螳螂、蜘蛛、蜥蜴等捕捉食蜜動物,而捕食者之間也會發(fā)生爭斗。豬籠草不僅是陷阱,還是個戰(zhàn)場,在這里每天都發(fā)生著優(yōu)勝劣汰的自然選擇。
華躍進(jìn):豬籠草和它周圍的動物的關(guān)系遠(yuǎn)比人曾經(jīng)了解的復(fù)雜得多,一種生物的生存往往影響許多生物之間的關(guān)系(圖10)。
(10)華躍進(jìn)在野外考察植物