植物是自养生物,它们能够利用太阳光进行光合作用,将无机物转化成碳水化合物,获得生长发育必需的养分。这些生长要素并不难获取,所以植物能在非常严苛的条件下存活。不过,有一些植物竟然发展出了吃肉的习惯,这些植物就是肉食植物。
目前,全世界已知的肉食植物有600种以上。它们的食谱上,既有小昆虫,也有像老鼠这样体形较大的哺乳动物。它们一旦诱捕到猎物,就会分泌恐怖的消化液,将猎物慢慢溶解掉,比起其他素食植物,手段异常残忍。那么,为什么肉食植物有这么诡异的爱好呢?
吃荤也是迫不得已
就像人类是因为气候变化,导致植物性食物难以获得,为了存活,才开始吃肉,肉食植物吃肉也有类似的“苦衷”。
大多数肉食植物生活在高光、水淹的沼泽环境中。由于湿地的水会很快将土壤里的养分带走,土壤里氮和磷的含量极低,而氮又是植物合成蛋白质与DNA的主要成分之一,导致在这种环境中,很少有植物能够生存下来。面对这样的绝境,植物不得不另谋生路—吃掉有营养的动物,获得氮、钾、钙、磷等生存必需的矿物质。
研究者推测,最初,肉食植物的祖先也是“素食主义者”。拿现在的肉食植物大家族—耐盐类肉食植物来说,刚开始,这类植物只是为了适应含盐量过高的生长环境,会用特殊的腺体将从土壤中吸收的盐分经叶子排出,而这种盐分恰巧可以杀死周围的昆虫,昆虫尸体成了供应土壤或者植物本身的天然肥料。
猪笼草就是如此。猪笼草是一种能够捕食昆虫的多年生草本植物,所有种类的猪笼草看起来都很相似:有形状像猪笼的捕虫笼,捕虫笼内表面为蜡质区,十分光滑,昆虫掉进去后很难再爬出来。
研究者曾对澳大利亚的土瓶草、北美东海岸的猪笼草和亚洲的翼状猪笼草进行研究,结果表明,虽然这三大不同种类的猪笼草分别与阳桃、猕猴桃和荞麦有更近的关系,但它们进化出了相同的食肉方式。最初,这些猪笼草的蛋白质是用来抵御疾病的。但是,为了应对落入陷阱里的昆虫,这些在不同地理环境中的猪笼草,都成功地将蛋白质改进成可以帮助消化“肉食”的酶。这些酶包括用于分解昆虫外骨骼的几丁质酶,以及帮助它们从猎物中吸收磷的紫色酸性磷酸酶。
吃荤的巨大代价
虽然肉食植物进化出了“吃荤”的本领,让自己能够更好地存活下来,但它们付出的代价也十分巨大。随着投入更多的能量到食肉性的适应过程中,比如将叶子设计成能诱骗、消化猎物的陷阱,它们用于光合作用的叶子就会减少,导致无法高效地进行光合作用。因此,大多数肉食植物生长缓慢,体形不大,即使能通过食用昆虫的方式来“改善伙食”,氮的摄入量仍然有限。所以,你永远也不会遇到一种巨大的肉食植物,也不用害怕自然界是否有能大到吃人的肉食植物。
另外一个会让肉食植物非常烦恼的问题是如何繁殖。像许多植物一样,肉食植物的繁殖器官也是花,种子是其下一代。大多數花也分为雌蕊和雄蕊,需要昆虫授粉,使得精细胞和卵细胞结合,这就产生了一个很尴尬的冲突:一方面,肉食植物需要吃掉昆虫补充营养;另一方面,它们又需要昆虫授粉繁殖。例如一种来自西班牙的肉食植物捕虫堇属就遇上了这样的麻烦。一般如果它的花朵有许多传粉者传粉,就会结出更多的种子,然而由于捕食陷阱离花朵非常近,无意之中,它也吃掉了不少传粉者,使得繁殖能力大大降低。
吃荤or吃素,环境说了算
“吃荤”的问题很多,所以,跟寄生植物和腐生植物不大一样,目前所发现的肉食植物,没有哪一种完全放弃了能够自养的光合作用。而且在条件允许的情况下,一些肉食植物还会变成非肉食植物。
以瓶子草为例,这种北美的肉食植物通常生长在经年潮湿的地方,它们进化出了漏斗状的叶子作为捕虫瓶,利用蜜腺所分泌的蜜汁吸引昆虫。同时,捕虫瓶上部经阳光照射后如彩绘玻璃般绚丽,可以诱使昆虫前往,捕虫手段非常高超。
不过,这种典型的食虫植物的捕虫瓶,却在秋末开始枯萎,长出不具捕虫功能的剑形叶,开始了一段很长时间的素食期。这又是为什么呢?
这是由于冬季天气转冷,光照水平低于夏天,同时,冬天的昆虫也在减少,此时把能量花在生长捕虫瓶上很不划算,所以瓶子草长出了剑形叶,扩大了光合作用的叶子面积,这样可以更好地利用光照。另外一些肉食植物也会采取相同的策略,当栖息地土壤里的营养成分增多,或者是光照太少,它们会尽可能地减少猎捕行为。
看来,肉食植物并不恐怖,它们这一嗜血的爱好,也只不过是出于环境压力才进化出来的。endprint
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