關於食肉植物,大家並不陌生,很多人家裡養著捕蠅草,有人甚至讓它吃過泡泡糖,今天就和大家說說食肉植物。
簡單來說,食肉植物以其他植物和昆蟲為食,因其迷人的外表和食肉的行為,被達爾文稱為是世界上最奇妙的植物。
據估計,食肉植物大約在6000萬至1.25億年前進化而來,共有630多種。
是什麼讓它們改變植物一貫的飲食風格,開始吃葷呢?
生存的根本:營養需求
這個星球上的每一個生物都是倖存者,每天都在戰鬥,只有適合的人才能生存。在進化生物學中,健康有著廣泛的意義,從最原始的意義上來說,健康就是吃,每天吃食物來保持健康,適應,應對每一天的挑戰。
植物的主要食物來源是環境和土壤,它們的根扎入土壤中,將環境中的無機物轉化為有機分子。除了空氣中的二氧化碳,它們還需要從水和土壤的混合物中獲得其他重要的營養物質,比如氮磷鉀。
如果仔細觀察,就會發現,食肉植物是一類生長在潮溼、沼澤、酸性土壤中的特殊植物,這樣的生長環境導致食肉植物無法正常固氮和吸收其他營養物質,為了生存,它們才慢慢進化出消化昆蟲和其他節肢動物的能力,來獲取氮元素。
這種進化被稱為趨同進化,那些適應環境的會活下去,而不適應的會餓死。
這些植物在貧瘠土壤中,從動物身上獲取食物的能力是自然選擇作用的結果,自然選擇對同一組基因上的幾個基因變化有各自的偏好。
第一種機制:陷阱
自然選擇是在基因的範圍內進行的。基因包含著我們身體各部分賴以形成的藍圖。因為基因和新基因的數量是有限的,所以我們不可能完全出於需要而賦予新能力,有機體必須隨著時間的推移改變一些基因的功能,更確切地說,是犧牲一些已有的能力,並用新的基因取代它們。
例如,人類和黑猩猩在七百萬年前就從同一個祖先分化出來了。這兩個物種的手都有四個手指和一個拇指。然而,負責其結構的基因組略有不同。
我們有更短的手指和更大的拇指,這使得我們具有高度精確的抓握能力,而黑猩猩有更長的手指和更短的拇指,這更有利於擺動。人類的手隨著自然選擇的壓力而改變,以使我們成為更好的工具製造者。
同樣地,那些最初參與防禦某些疾病的、應對生物和非生物脅迫的基因,便獲得了捕捉昆蟲等相關的新功能。
然後經過多代更替,它們形成了一種獨特的外部生物機制,吸引獵物,並在它們一接觸時就將其捕獲,這種機制幫助它們獲得了氮元素的供應。
第二種機制:消化
除了發展出捕捉獵物的策略外,自然選擇還作用於其他植物基因,以發展出消化它們的能力,這一現象被稱為“平行進化”。
根據研究結果,捕捉昆蟲的植物獲得了新的酶功能。
鹼性幾丁質酶,能分解昆蟲外骨骼的幾丁質;紫色酸性磷酸酶,它能從分子中釋放磷酸基團,有助於調動獵物的磷酸鹽。
然而,這些植物沒有資源來消化骨骼,它們只是吸收了所需的營養,留下了一具沒有生命的屍體。
研究人員還進行了一項有趣的研究,他們在缺乏動物蛋白的情況下種植食肉植物,選擇用其他肥料養殖它們,最終發現它們的結果和萌芽嚴重減少。
顯然,人工施肥不能使它們充分生長,而昆蟲或其他動物餵養可以讓它們更好地生長。
那些令人著迷的食肉植物
分泌蜜汁的捕蠅草
捕蠅草是眾多植物中最有名的了,辨識度也很高,酷似貝殼的捕蟲夾,邊緣是長長的刺毛,被喻為維納斯的睫毛。它會分泌蜜汁,小蟲子被蜜汁吸引,腳一旦落入捕蟲夾內,就會迅速合攏,並消化吸收。
捕蠅草不止捕食昆蟲,也會對青蛙和小蜥蜴下手。
長得像一個帶蓋瓶子的豬籠草
豬籠草外形像豬籠而得名,瓶狀體,上面還有蓋子,和捕蠅草的策略相似,用蜜汁誘惑,當蟲子爬到瓶口後,瓶口光滑容易掉入瓶底,一旦掉下去就再也出不來了,豬籠草分泌的汁液會將蟲子淹死。
全身都是粘液的茅膏菜
茅膏菜的武器是一群覆蓋著鬃毛的莖狀觸鬚,它們的頭部被看上去像水滴的東西包圍著,但實際上是由一種粘稠的液體組成,獵物一沾上就無法逃脫,這些觸鬚會捲曲起來,將昆蟲整個吞下。