地球上大多數(shù)植物都是從土壤中吸收養(yǎng)分的,但有些植物也是捕獵高手,靠誘捕昆蟲(chóng)為生在漫長(zhǎng)的歷史中,植物是如何演化出吃肉“愛(ài)好”的?既沒(méi)有爪牙又不會(huì)活動(dòng)的植物,又是怎樣“吃到肉”的?
600多種植物“嗜肉如命”
在生態(tài)系統(tǒng)中,作為生產(chǎn)者的植物,為食物鏈中的各級(jí)消費(fèi)者——?jiǎng)游锾峁┝松婺芰?。但?00多種開(kāi)花植物進(jìn)化出“報(bào)復(fù)”性的食肉生理機(jī)制,是名副其實(shí)的“美麗殺手”。目前常見(jiàn)的食肉植物有豬籠草、茅膏菜、捕蠅草、貍藻、瓶子草、捕蟲(chóng)堇、花柱草、土瓶草、彩虹草、捕蟲(chóng)樹(shù)等。當(dāng)然,食肉植物沒(méi)長(zhǎng)腿,不能像動(dòng)物一樣外出獵捕,而是布設(shè)陷阱來(lái)誘捕昆蟲(chóng)。
研究人員發(fā)現(xiàn),食蟲(chóng)植物具有5種基本的捕蟲(chóng)機(jī)制:具有含消化酶或細(xì)菌消化液的籠狀或瓶狀捕蟲(chóng)器,周身布滿(mǎn)黏稠液滴的黏液捕蟲(chóng)器,快速關(guān)閉的夾狀捕蟲(chóng)器,能產(chǎn)生真空而吸入獵物的囊狀捕蟲(chóng)器,具有向內(nèi)延伸的毛須、將獵物逼入消化器官的龍蝦籠狀捕蟲(chóng)器。
“色誘”昆蟲(chóng)
大家熟知的豬籠草就擅長(zhǎng)使用獨(dú)特的“捕蟲(chóng)籠”捕食。這個(gè)捕蟲(chóng)籠其實(shí)是變態(tài)葉子,捕蟲(chóng)籠內(nèi)的花蜜會(huì)散發(fā)出誘人氣味,而光滑的籠唇和籠內(nèi)壁,則讓貪吃的昆蟲(chóng)無(wú)法逃脫。
待昆蟲(chóng)被瓶?jī)?nèi)蜜液腐蝕干凈后,這些蜜液還會(huì)分解昆蟲(chóng)體內(nèi)的蛋白質(zhì),把它們逐漸消化吸收。幾小時(shí)之后,原本活蹦亂跳的昆蟲(chóng)就這樣被一棵草“吃”得連渣都不剩。
捕蟲(chóng)堇花朵非常鮮艷,但就是這種人見(jiàn)人愛(ài)的植物卻是美麗殺手,它的秘密武器就是暗藏殺機(jī)的葉片。為防止昆蟲(chóng)尸體腐爛,捕蟲(chóng)堇還會(huì)分泌一種防腐液,從而保持昆蟲(chóng)新鮮。北歐人發(fā)現(xiàn)了這個(gè)秘密,經(jīng)常利用捕蟲(chóng)堇的葉片為家畜療傷。
茅膏菜科植物也是利用葉子腺毛上晶瑩的黏液引誘、捕捉昆蟲(chóng)。茅膏菜葉子頂端還會(huì)卷曲,可以把獵物牢牢纏住。如果掙脫不了黏液糾纏,蟲(chóng)子就會(huì)在黏液的消化中慢慢死去。研究者指出,圓葉茅膏菜是很會(huì)偽裝的植物,胃口非常大,它在進(jìn)食之后,就會(huì)立刻進(jìn)行新一輪偽裝,繼續(xù)用“美色”吸引昆蟲(chóng)前來(lái)。
植物吃葷是環(huán)境逼的
食肉植物大約在6000萬(wàn)至1.25億年前進(jìn)化而來(lái),是什么讓它們改變植物一貫的飲食風(fēng)格開(kāi)始吃葷的?
了解食肉植物,“氮”是繞不開(kāi)的絕對(duì)主角。達(dá)爾文在《食蟲(chóng)植物》中指出:“數(shù)百萬(wàn)年前,這類(lèi)植物長(zhǎng)在潮濕的沼澤里,會(huì)面臨制造蛋白質(zhì)的元素——氮缺乏問(wèn)題?!币簿褪钦f(shuō),食蟲(chóng)植物之所以那么“彪悍”,是為了爭(zhēng)取更多一些氮元素。
仔細(xì)觀(guān)察就會(huì)發(fā)現(xiàn),食肉植物多生長(zhǎng)在潮濕、酸性土壤中。這樣的生長(zhǎng)環(huán)境無(wú)法正常固氮和吸收其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),為了生存,它們才慢慢進(jìn)化出消化昆蟲(chóng)和其他節(jié)肢動(dòng)物的能力,來(lái)獲取氮元素。
通常認(rèn)為,植物的完整食蟲(chóng)性必須包括吸引、捕捉和消化這三個(gè)過(guò)程,同時(shí)必須將獵物消化成便于吸收的氨基酸和銨離子等產(chǎn)物。因此,一種植物能否生成消化酶,是判斷其是否具有食蟲(chóng)性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí),研究者也發(fā)現(xiàn),食草植物擁有這種吃肉的本領(lǐng),可能也是為了自我保護(hù)。拿圓葉茅膏菜來(lái)說(shuō),科學(xué)家發(fā)現(xiàn),它們?cè)谶M(jìn)化過(guò)程中,除了為獲取足夠的養(yǎng)分,也是為了抵御捕食者,從而讓自己變成了捕食者。
食肉植物強(qiáng)悍捕食能力之謎
捕蠅草的捕食過(guò)程看起來(lái)稀松平常:無(wú)非是獵物觸碰到刺毛開(kāi)關(guān),引發(fā)了夾片運(yùn)動(dòng)。但是捕蠅草沒(méi)有神經(jīng)系統(tǒng),它是如何敏銳地感知到獵物,并迅速將其捕獲呢?
研究發(fā)現(xiàn),捕蠅草中有一種名為FLYC1的蛋白質(zhì),是細(xì)胞膜感受外界應(yīng)力變化的“感受器”。也就是說(shuō),把FLYC1的一個(gè)“開(kāi)關(guān)”關(guān)上,捕蠅草就難以吃到肉了。
早就有人指出,給捕蠅草兩根剛毛施壓,能產(chǎn)生使捕蟲(chóng)器閉合的電信號(hào),這也是電活動(dòng)調(diào)控植物發(fā)育的首個(gè)例證。此后,不斷有科學(xué)家證實(shí),電刺激本身的確是捕蟲(chóng)器關(guān)閉的引發(fā)信號(hào)。
對(duì)捕蠅草來(lái)說(shuō),每一次閉合都異常消耗能量,每個(gè)夾狀捕蟲(chóng)器可使用3至4次,最終將失去關(guān)閉能力。因此,在植物園等地方,捕蠅草都只深藏在游客不易到達(dá)的地方,以防被“誤觸機(jī)關(guān)”。
此外,科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),這些食肉植物的消化液竟然有著同一份分子配方,即使它們分布在五湖四海并獨(dú)自進(jìn)化了數(shù)百萬(wàn)年。
“經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間演化,植株為了適應(yīng)惡劣的生存環(huán)境改變了葉片形狀,將之變成了捕蟲(chóng)器,將味道鮮美、蛋白質(zhì)豐富的昆蟲(chóng)當(dāng)成了新的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源?!敝参锟破諏?zhuān)家秋西說(shuō),不過(guò),除了起源與進(jìn)化,食蟲(chóng)植物是怎樣協(xié)調(diào)它們和傳粉者之間的關(guān)系等,還有諸多未解之謎。
(《齊魯晚報(bào)》 于梅君/文)