猪笼草之类的植物有多少有哪些(猪笼草这种植物的)
猪笼草之类的植物有多少有哪些(猪笼草这种植物的)在东南亚潮湿的森林中,有100多种猪笼草,它们生长在贫瘠的土壤上,或者紧贴树木,成为其附生植物。在猪笼草的内部,有一个装满液体的水罐样的结构,这就是捕虫囊,是由叶片上部特化而成的,猪笼草正是使用它来捕捉、消化昆虫并摄取营养。捕虫囊的大小不等,小到拇指样,大到可容纳3升液体。在捕虫囊的顶部有一个明显的边缘,或者说是“围口部”。在捕虫囊内部的下方有蜜腺,蜜腺能引诱猎物。捕虫囊内部的管壁很平整,上端有很多蜡质物,非常光滑,下端有呈点状分布的腺体,能分泌大量消化酶,有助于消化分解猎物。相比之下,猪笼草似乎只有一个类似“陷阱”的捕捉器。至少,植物学家们原先是这样认为的。可以在不足一秒的时间内突然关闭,将那些麻痹大意的昆虫们关在里面;茅膏菜利用其触须作为“粘蝇纸”设下圈套,迅速包围猎物;狸藻长有一种囊状物,其吸水能力非常强,当昆虫触及气囊上的刚毛时,便被吸入成为狸藻的食物。
植物学家过去认为,食肉植物只是被动地捕捉猎物。然而,最新研究却颠覆了这种观点。
自发现第一例食肉植物起,已有很多关于这类藏身于遥远热带丛林中的可怕植物的报道,人们早已接受存在食人树或嗜血花的事实,植物学家也自认为对食肉植物如何捕捉猎物已经研究得很透彻了。然而,植物学家最近前往婆罗洲的沼泽森林,运用高速摄像机镜头对猪笼草进行观察,结果得出足以颠覆以往观念的结论。他们指出,猪笼草在捕捉猎物时所使用的手段,比人们先前认为的更“阴险”更“主动”,它们的狡猾超乎想象。
缺乏蜡质区的猪笼草为何依然能有效捕获猎物?
同其他外表可怕、动感十足的食肉植物比起来,猪笼草的捕虫过程似乎很简单。捕蝇草
可以在不足一秒的时间内突然关闭,
将那些麻痹大意的昆虫们关在里面;茅膏菜
利用其触须作为“粘蝇纸”设下圈套,迅速包围猎物;狸藻长有一种囊状物,其吸水能力非常强,当昆虫触及气囊上的刚毛时,便被吸入成为狸藻的食物。
相比之下,猪笼草似乎只有一个类似“陷阱”的捕捉器。至少,植物学家们原先是这样认为的。
在东南亚潮湿的森林中,有100多种猪笼草,它们生长在贫瘠的土壤上,或者紧贴树木,成为其附生植物。在猪笼草的内部,有一个装满液体的水罐样的结构,这就是捕虫囊,是由叶片上部特化而成的,猪笼草正是使用它来捕捉、消化昆虫并摄取营养。捕虫囊的大小不等,小到拇指样,大到可容纳3升液体。在捕虫囊的顶部有一个明显的边缘,或者说是“围口部”。在捕虫囊内部的下方有蜜腺,蜜腺能引诱猎物。捕虫囊内部的管壁很平整,上端有很多蜡质物,非常光滑,下端有呈点状分布的腺体,能分泌大量消化酶,有助于消化分解猎物。
过去人们认为,猪笼草捕虫囊的蜡质区是捕捉昆虫最重要的结构,不论是蚂蚁还是苍蝇都因无法在蜡质区立足而跌入捕虫囊下方的液体区。
另外,蜡质区还阻断了试图再爬出来的昆虫的去路。然而,植物学家沃尔特在仔细观察后发现了一个奇怪的现象:不少昆虫常常是直接跌入液体区的,并未接触到蜡质区。他还发现:有些猪笼草根本没有蜡质区,有些猪笼草不仅没有蜡质区,甚至也没有捕虫囊,可它们依然能有效地捕捉猎物。这是为什么呢?
在“水罐”湿润的边缘究竟发生了什么?
为了探究其中的原因,植物学家沃尔特和他的同事前往婆罗洲西北部的文莱,那里有富含泥炭的沼泽森林。他们计划观察不同种类的蚂蚁在不含蜡质的二距猪笼草上的行为学表现,并利用高速摄像机记录下它们的活动,检测它们掉入猪笼草的捕虫囊——他们称之为“水罐”——的次数,详尽记录它们试图再爬出的过程。然而,令他们感到沮丧的是,几乎没有什么值得记录的,正像在他们之前的研究者所指出的那样,很难目睹这种植物捕捉昆虫的情形,大多数进入“水罐”的蚂蚁居然都安全地离开了。
然而,随后一天,研究有了突破性的进展,沃尔特他们被眼前出现的一幕惊呆了:一只苍蝇掉进了“水罐”,正当它挣扎到“水罐”边缘准备逃走时,却莫名其妙地被突然卷到“水罐”的中央,再没能脱身。之后,又有许多苍蝇遭遇了同样的命运,它们无一例外地都落入了液体区。无计可施的苍蝇们漂浮在液体中,不断挣扎。
在“水罐”边缘此时究竟发生了什么?有迹象表明,在这些蚂蚁掉入后,“水罐”内突然产生了一股液体,阻止了苍蝇们靠近“水罐”边缘。沃尔特等人经仔细观察后发现,此时“水罐”的边缘显得很有光泽,而且特别湿润,正是这一特点使得“水罐”边缘排斥水,雨水落在上面也会形成水珠滑落下去。显然,“水罐”边缘一定具有某种化学物质使它高度保湿。沃尔特将水滴到“水罐”边缘,发现水滴在数秒内展开,并在表面形成一层薄膜,正是这层水膜阻止了苍蝇与植物表皮直接接触,从而有效地消除了苍蝇的抓取力。就好像在湿润的公路上行驶的汽车一样,苍蝇在湿润的“水罐”边缘如同坐上滑板,径直跌入植物的“血盆大口”。
“水罐”边缘竟有如此神奇的作用,这一发现让沃尔特他们兴奋不已,因为之前的研究者都忽略了这一点,他们大都认为“水罐”边缘并不是食肉植物捕捉猎物的装置,其作用不过是为苍蝇等昆虫提供一个看似安全的着陆点。显然,他们都没有仔细观察过湿润情况下的猪笼草。
沃尔特进一步观察发现,湿润的“边缘”对于那些具有蜡质管壁的猪笼草来说也是很重要的。例如在红猪笼草中,当“水罐”边缘干燥时,光滑的蜡质使蚂蚁、苍蝇等因无法立足而跌入下方的液体区,这一点和以前的研究结果是一致的。但是,当“水罐”边缘变得湿润时,蚂蚁等便源源不断地从边缘部位径直掉入液体区,捕捉效率提高了三倍。沃尔特说:“我们怀疑昆虫滑向‘水罐’边缘是猪笼草猎食的一个基本步骤。就算有些猪笼草不具备其他捕捉构造,但‘边缘’构造是不可或缺的。”
拉非尔斯猪笼草利用“弹力橡胶”制造猎物陷阱。
没有蜡质管壁的猪笼草为什么照样能成功捕捉昆虫?这个问题也让其他研究者感到困惑。法国女植物学家劳伦西为此专程前往文莱进行研究。她的研究对象是拉非尔斯猪笼草,这是一种具有广泛的捕猎食谱的食肉植物。
劳伦西注意到,在拉非尔斯猪笼草的“水罐”里的液体捏起来感觉黏糊糊的,用手指挤压可以形成黏性丝状物。她还注意到,凡是掉入这种液体中的昆虫都不可能逃脱,因为它们越是抗争,就越使自己更快地被弄湿并下沉。劳伦西开始怀疑:这种液体对猪笼草捕捉猎物是否有帮助?
通过实验分析,劳伦西很快排除了液体具有消化昆虫的作用,因为在实验室里,在将昆虫从这种液体中弄出来时,它们并没有死,而且还能继续活动。经检测发现,这种液体的成分与水有些不同。
劳伦西使用高速摄影机拍摄掉入液体的昆虫,有了意外的发现:当一只苍蝇掉入装有水的试管中时,它在数秒内便成功飞出,对于一只蚂蚁来说也是如此,它能很快游到试管边缘并成功爬出;但是,如果将苍蝇或蚂蚁扔进装有拉非尔斯猪笼草分泌出的液体的试管中,它们则无一幸免。起初,它们不断地挣扎,但很快就被液体包围,翅膀和腿都无法移动。有一段影像非常清楚地显示:在液体中形成了一根黏性丝状物,牵制了苍蝇的腿的移动;苍蝇开始挣扎,但它越挣扎被缠得越紧,那情形就和人陷进流沙一样。
劳伦西意识到,这是一种典型的含有长链聚合物的混合液体,即所谓“粘弹性液体”。在这种液体中,任何运动都会使聚合物变形、拉长并产生丝状物。如果停止运动,聚合物则会慢慢地恢复到原先的松弛状态。掉入“水罐”液体中的昆虫快速地移动四肢,使液体产生丝状物,就像一根根弹力橡胶带将昆虫牵制住,昆虫要想摆脱这种羁绊是非常困难的。它们唯一的脱身方法是尽可能地缓缓移动,但这几乎不可能,因为昆虫一旦掉入液体中,它们就会因恐惧而不断挣扎、撞击液体。它们挣扎得越起劲,液体就将它们捆得越紧。劳伦西说:“整个液体都会变得非常硬,昆虫就好像在凡士林里游泳一样。”
拉维斯猪笼草
主要生长在多雨的地区,因此这种“粘弹力液体”制造的陷阱就具有一种优势:就算液体被稀释了,也同样可以持续、高效地发挥作用。现在,研究者已经仔细研究了这种液体的化学成分,发现它和其他粘弹性植物的黏胶一样,包含多糖。他们进一步想知道的是这种液体在猪笼草中的分布到底有多广泛。劳伦西说:“我们目前掌握的初步数据表明,有多种猪笼草可能都使用了这种‘粘弹性液体’陷阱,其普遍性可能超出人们的想象。”
猪笼草设置的陷阱看似简单,实则暗藏诸多玄机!
猪笼草的“粘弹力液体”的发现使植物学家们改变了以往的看法,他们指出,猪笼草植物并非只能被动地捕捉猎物。劳伦西说:“猪笼草可能没有捕蝇草那么活跃,但它们的捕捉机制同样基于昆虫的活动。”
最新研究结果进一步强化了他们的上述观点。在2015年至2016年间,劳伦西等人数次返回文莱。他们在拉维斯猪笼草的“水罐”边缘安装传感器,结果发现,“水罐”边缘的湿润程度具有明显的时间循环性:不论是否下雨,在一天的多数时间里,“水罐”边缘都保持干燥,并未捕获任何猎物;但是,从傍晚至第二天清晨,“水罐”边缘变湿润了,能高效捕捉猎物。他们还观察到,拉非尔斯猪笼草在夜晚分泌的花蜜更多,而这些花蜜被实验证明具有吸湿性,能吸收空气中的湿气,这样也延长了“水罐”边缘的保湿时间。
不过,让科学家感到费解的是:这究竟是为什么呢?他们猜测,食肉植物具有间断性捕捉机制,这看起来是一种进化缺陷,但没准也是它们“猎食策略”的一部分。以大多数猪笼草的主要猎物蚂蚁为例。当食物供应不足时,蚂蚁就会派出“侦察兵”寻找食物,一旦“侦察兵”发现了食物来源,则会立即返回蚁巢通知它们的同伴。可以想象,如果一个“侦察兵”在一次寻觅中遇到了湿润的“水罐”,它就会一去不复返;但如果它遇到的是干燥的“水罐”,它就会返回蚁巢并带来更多的蚂蚁。劳伦西总结说:“其实,这样的策略比起连续低效的捕捉更能捕捉到大量猎物。”
劳伦西还认为,拉维斯猪笼草的这种捕食行为也许并非它所独有。其他食肉植物启动捕捉的机制可能不同,不仅与昼夜交替有关,还可能与气候变化、植物生长位置、植物蜜腺分泌情况等有关,也许正是这些不可预知性共同促成了食肉植物的这种“猎食策略”——间断性地捕食,以防止猎物进化出相应的躲避措施。劳伦西解释说:“对猪笼草来说,不可预知性是非常重要的。蚂蚁造访‘水罐’边缘,可能致命,也可能安然无恙。在没有到达之前,它们永远不可能知道真正的结局。”
如此看来,猪笼草设置的陷阱看似简单,实则暗藏诸多玄机!现在,植物学家已经打算将食肉植物归入主动性进攻生物之列。