从被食到捕食 植物的逆袭

植物因为可以自行制造养分,所以在食物金字塔中居在基层,被称为“能量生产者”,其他在生产者之上的生物,都是消费者。可偏偏就有一群植物,身怀秘密武器,能捕食小型动物 ,违反了植物只能被吃的既定命运,努力倚靠各自的独特本领生存着,这群奇特的植物就是食虫植物,英文称为carnivorous plants。

是生产者还是消费者?

台湾植物学家沈竞辰表示,食虫植物在生态体系上扮演复杂又特殊的角色,因有绿色叶片所以具备植物生产者的功能,同时具有捕食食饵肉食二级消费者的行为,所以是很奇特的生物。

食虫植物使用叶子特化成的构造,能诱捕昆虫或其他小动物,并能够分泌消化液将其消化以补充自身养分,典型的代表如猪笼草和捕蝇草等。这类植物一般生长在土壤贫瘠缺氮的地方,通过消化猎物的组织获取氮,来弥补氮的不足,食虫植物的大部分猎物为昆虫和节肢动物,根据品种不同,有些食虫器官较大者甚至可捕食小型哺乳动物或爬行动物,所以食虫植物也称为食肉植物。全世界大约有630余种食虫植物,占全部植物种类的千分之二左右,因此在植物中属于少数的异类。

一个标准的食虫植物有三项特征:

第一,它具有引诱接触,能够以气味、色彩、蜜腺等方式来吸引昆虫等小动物;

第二,它具备特化的捕虫器官可用来捕捉并困住小动物;

第三,它能消化吸收猎物的养分,比如分泌蛋自质分解酵素,或利用体内共生的细菌、真菌等微生物,来消化猎物。以捕虫方式来说,可分为黏蝇纸式(flypaper trap)、捕兽夹式(snap trap)、陷阱式(pitcher trap)、囊型陷阱(bladder trap)、捕虾笼式(lobster pot trap)及捕鼠笼式(tank trap)等样态。以下我们来看看一些食虫植物到底有什么绝技。

●毛毡苔的几把刷子

初次见毛毡苔,是在本地某国家公园,那时我站在木桥上等其队员,烈日猛晒下没有一棵能遮荫的树木,只好低头东张西望,这一望就看到了一个一毛钱大的红色小东西,蹲下身贴近去看,发现上面有“毛毛的东西”,脑袋一闪,猜测那就是传说中的Drosera毛毡苔,心里不禁一喜,也感到十分惊讶,我一直以为毛毡苔是一张大毯子,怎么原来这么小,这真能捕虫吗?这样犀利?

毛毡苔陷阱(网络图片)

毛毡苔是本地多见的食虫植物,性喜潮湿的山壁,叶片自中心展开像个“莲座”,叶子上红色腺毛,看起来像一把把刷子,十分可爱,不过这些刷子其实就是它捕捉和“谋杀”昆虫的陷阱。腺毛会分泌带甜味的粘液吸引昆虫前来,昆虫一旦触动腺毛,叶片会分泌大量黏液,其他腺毛会集中靠拢防止昆虫逃脱,昆虫越是挣扎,黏液包覆得越紧,同时,叶片会卷起来把昆虫完全困住。接着腺毛会分泌酵素分解虫体吸收养分。不过十分钟,虫就成了尸,多犀利呀!这就是黏蝇纸式陷阱。

毛毡苔的花茎外形细长,顶着花序高于叶片约十公分左右,巧妙设计,避免授粉的昆虫太靠近叶子,误中机关身亡,降低毛毡苔的繁衍机率。(摄影:黄龄慧)
毛毡苔叶表面布满具腺体的毛,腺体会分泌黏液并且可捕获小虫。(摄影:沈竞辰)

●捕蝇草的美人心计

我喜欢听沈老师说食虫植物,老觉得百听不厌,尤其是捕蝇草。捕蝇草英文名称为Venus Flytrap,因为它叶片边缘长有长刺毛,像女性眼皮上的睫毛,所以人称它为“维纳斯的捕蝇陷阱”。捕蝇草原产于北美洲,是一种非常有趣的食虫植物,它叶片顶端长有一个酷似贝壳的捕虫夹,平时张开60度,捕蝇草的叶缘部份含有蜜腺,会分泌出蜜汁来引诱昆虫靠近。当昆虫进入叶面部份,在间隔20-30秒内,碰触到叶面的“感应毛”两次,两瓣的叶就会迅速“啪”的合起来,猎物的挣扎不但无补于事,还让植物更确定所捕捉到的是活口,于是两瓣向内收缩完全紧闭,不留一点缝隙,把猎物活活夹毙。十数天后,捕虫器再度打开,昆虫已成干尸,随风飞逝。

当捕虫夹夹到昆虫时,这些夹子两端的毛正好交错,而成为一个牢笼,使虫无法逃走。
捕虫器需要两次的刺激(碰触)才会闭合。当捕虫器受到第一次的刺激时,此时猎物只是稍微走入捕虫器,若捕虫器就闭起来,只不过夹住昆虫的一部分,那么昆虫能够逃脱的机会便很大。等到第二次碰触时,猎物昆虫差不多也走到捕虫器的内部,这时闭合捕虫器便能“一发击中”。
捕蝇草

●瓶子草和糖衣陷阱

猪笼草大家应该很熟悉,但是大家有没有听过或是见过瓶子草呢?瓶子草和猪笼草一样都是食虫植物,植物的叶子特化成捕虫囊,使用陷阱式的捕虫机制来捕捉昆虫,只是瓶子草分布在美洲,猪笼草分布在东南亚,捕虫囊的外形有些不同。这两种植物的捕虫囊构造可谓‘全方位的捕虫陷阱’,无论是瓶盖、瓶子内外都叫猎物‘一失足成千古恨’。

眼镜蛇瓶子草、鹦鹉瓶子草和小瓶子草瓶盖顶部的透光花纹使昆虫误以为是出口。

瓶子草的捕虫囊长得瘦长,像漏斗,有些品种的瓶子草,其瓶盖与瓶身不分开,其瓶口附近与瓶盖能分泌出含有果糖的汁液,而捕虫瓶上部经阳光照射后如彩绘玻璃般鲜艳,会引诱昆虫前往。光滑的瓶口让昆虫容易掉入瓶中,被消化液分解,成为瓶子草的养分。有些瓶子草其瓶盖的左右两侧黏连,形成一个球状的顶部,瓶口窄小,昆虫因想要采集更多的花蜜而进入瓶内。但进入捕虫瓶后,昆虫就会被明亮的斑点所迷惑,误认为这些斑点是出口,而在瓶里迷失方向,最后落入消化液中。

瓶子草的瓶状叶是很有效的昆虫陷阱,外表色彩鲜艳,吸引猎物。

猪笼草的捕虫囊下部肿大,靠近地表的低位瓶比较像杯子,在植株上端的高位瓶,比较瘦长,无论是高位瓶或低位瓶。其静态捕虫伎俩与瓶子草相似,低位瓶捕虫囊外体有两排“翼”,提供昆虫往上爬的便利,昆虫受瓶盖内侧的蜜汁吸引而靠近,但其光滑表面使昆虫掉入捕虫囊中,捕虫囊内壁含腊质,滑溜的高墙能防止昆虫爬出。笼口边缘的笼唇表面光滑,昆虫在上面移动时,很容易滑落入瓶中,笼唇向内倾,可防瓶中的虫子逃出。

猪笼草笼盖内侧具有蜜腺会分泌一些含糖的液体,用来引诱昆虫来取食,进而掉落下方消化液中淹死。(摄影:沈竞辰)
食肉植物并不是真正的食肉,是通过消化脢慢慢地解离动物组织,然后将富含氮的组织液吸收。(摄影:沈竞辰)

●狸藻的百慕达黑洞

狸藻科的植物几乎都是水生植物或湿生植物,这些狸藻科植物,最值得观察的就是叶子上的捕虫囊。其捕虫囊的开口处具有一个不透水的盖子,是向内开的,平时紧密地盖住开口而不漏水。捕虫囊上具有排水的机制,会不断将囊内的水往外排放,但同时囊内的负压也变高。当水中的小生物触碰到开口外的感觉毛时,盖子便突然打开,捕虫囊便将水连同小生物一起吸入,在吸水的过程中便会使盖子向内开,吸完后便关起来了,由于盖子只向内开,虫子能进不能出,就像捕鼠器中的老鼠,因此这种捕虫机制也成为捕鼠式。

狸藻的的捕虫机制。
狸藻的捕虫囊。

螺旋狸藻则使用另一种迷宫般的捕虾笼方式。简单地说,其叶子演化成一种长管状的捕虫器,这些Y字型的捕虫器生长出来后,便插入潮湿的土壤中,土壤中的一些小生物,比如线虫之类的就循着捕虫器的入口钻进去。在捕虫器又有许多复杂的宛如迷宫一样的小室,进入其中的小生物就会迷失在这些小室中,进而被消化吸收。管状的“迷宫”,结构并不复杂,但入口处一些逆生的细毛,让小虫们无法后退逃离,最后死亡。

螺旋狸藻。捕虫叶呈现虾笼般螺纹的棒形构造,上面附有逆生的细毛,如迷宫般使进入的生物无法后退。
大多数的人以为螺旋狸藻的捕虫器是植株的根部,实际上这种管状的捕虫器也是属于植株的叶片部分。

后语:看完这些,不禁觉得这些食虫植物都是狠角色,使用非常手段在竞争中求存,真是很厉害。

报道:戴舒婷

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