植物愛上吃肉,或是環境逼出來的“重口味” 貧瘠環境中為生計而逆襲

        科技日報 2020-07-22 11:33:36

        在植物“朋友圈”里,豬籠草、捕蠅草等作為食蟲植物的代表,數百年來備受關注,持久不衰。

        如今,在國內某網購平臺上搜索“食蟲植物”,會出現數百條結果;專賣食蟲植物的店鋪數不勝數,皇冠店鋪就超過20家,單個店家粉絲量在10萬+也不是稀罕事。

        隨著暑期到來,中小學生的科普活動又迎來新高峰。世界上的食蟲植物多不多?在漫長的歷史中,植物如何演化出食蟲(即食肉)“愛好”的?它們又是怎么捕食動物的?在學界,人們對食蟲植物有哪些新的研究、又有哪些爭論?也成了孩子和家長關心的問題。

        食蟲起源之謎

        貧瘠環境中為生計而逆襲

        了解食蟲植物,“氮”是繞不開的絕對主角。所有的食蟲植物,之所以在植物界顯得很“彪悍”,都是為了爭取更多一些氮元素。

        我們知道,植物吸收無機元素作為營養物,它們來自巖石礦物的風化以及有機物、動物的腐爛。氮是植物中繼碳、氫、氧之后含量最豐富的元素。缺了它,絕大多數植物將無法完成生命周期,而其他元素也無法取而代之。

        “氮元素在1772年被發現,它占據了地球大氣78%,是氧氣的四倍之多,并且是氨基酸、蛋白質和核酸等的重要組成元素。”美國康涅狄格州大學教授邁克爾·C·杰拉爾德在《生物學之書》中寫道,降解的動植物物質所含的氮,通過一系列的互利關系,形成植物營養素被吸收,而后再轉變為氣態,重歸大氣。

        學界原本普遍認為,植物是直接從大氣中吸收氮的,但1837年,法國農業化學家讓-巴普斯迪特·布森戈證明這是錯誤的,還展示了植物從土壤中吸收氮的方式。氮從無機原料到有機化合物的同化過程是許多植物細胞的一個主要代謝活動。

        大體上說,草本植物主要在葉片中同化硝酸鹽,而許多的木本和灌木在根中同化這些硝酸鹽。在單一的物種中,硝酸鹽同化的位置通常取決于硝酸鹽的供給量:當硝酸鹽豐富時,葉片是主要的同化部位,但當硝酸鹽供應受限時,根成了主要的同化部位。經過植物氮同化過程一系列復雜操作,把土壤和葉面無機氮的可用性,與植物對于合成各種含氮化合物的需求聯系在一起。

        “在廣袤的大地上,并非每一寸都是沃土,不少地方是沙石荒地、高寒坡地和營養元素長期缺乏的水域等,各種嚴苛貧瘠的環境為植物的生存設置了重重障礙。”植物科普專家秋西告訴記者,迫于生存壓力,食蟲植物以各自的方式,不約而同走上了捕食動物的逆襲之路。

        同時需要指出的是,食蟲植物并不是單一的物種,而是指能夠捕獵并且消化吸收一些昆蟲和節肢動物的植物類群,雖被籠統地稱作“食蟲植物”、都擁有捕蟲這一共同技能,但在親緣關系上卻相差很遠,分別來自10個科17個屬,共有600至750種之多。

        捕食能力之謎

        葉片結構提供生猛捕蟲器

        但食蟲植物的起源,歷來是相關研究最大爭議的問題之一。

        食蟲植物中的明星——捕蠅草,是1760年北美洲北卡羅來納州一位叫阿瑟·多布斯的大地主最先描述的,他在給植物學家、英國皇家學會會員彼得·柯林森的信中說,“這是植物界一種很新奇的未知的敏感植物”。柯林森將其樣本交給了英國植物學家約翰·埃利斯,后者將其命名為捕蠅草。埃利斯在給當時已聲名卓著的植物分類學家林奈的信中,詳細描述了這種植物,“葉片的內表層布滿微小的紅色腺體,它們會分泌甜蜜的汁液吸引可憐的動物前來取食。當這些柔軟的腺體與動物四肢碰觸,兩邊的葉片會馬上豎起來,抓緊蟲子,通過交錯兩側葉片的刺將獵物牢牢鎖住,直至其死亡”。

        關鍵詞: 植物 吃肉 環境

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