植物爱上吃肉 或是环境逼出来的“重口味”

　　本报记者 赵汉斌

　　在植物“伴侣圈”里，猪笼草、捕蝇草等作为食虫植物的代表，数百年来备受存眷，耐久不衰。

　　现在，在海内某网购平台上搜刮“食虫植物”，会呈现数百条功效；专卖食虫植物的店肆不可胜数，皇冠店肆就高出20家，单个店家粉丝量在10万+也不是稀罕事。

　　跟着暑期到来，中小门生的科普勾当又迎来新岑岭。天下上的食虫植物多不多？在漫长的汗青中，植物怎样演化出食虫（即食肉）“喜爱”的？它们又是怎么捕食动物的？在学界，人们对食虫植物有哪些新的研究、又有哪些争论？也成了孩子和家长体谅的题目。

　　食虫发源之谜 贫瘠情形中为营生存而逆袭

　　相识食虫植物，“氮”是绕不开的绝对主角。全部的食虫植物，之以是在植物界显得很“彪悍”，都是为了争取更多一些氮元素。

　　我们知道，植物接收无机元素作为营养物，它们来自岩石矿物的风化以及有机物、动物的腐朽。氮是植物中继碳、氢、氧之后含量最富厚的元素。缺了它，绝大大都植物将无法完成生命周期，而其他元素也无法取而代之。

　　“氮元素在1772年被发明，它占有了地球大气78%，是氧气的四倍之多，而且是氨基酸、卵白质和核酸等的重要构成元素。”美国康涅狄格州大学传授迈克尔·C·杰拉尔德在《生物学之书》中写道，降解的动植物物质所含的氮，通过一系列的互利相关，形成植物营养素被接收，尔后再转变为气态，重归大气。

　　学界本来广泛以为，植物是直接从大气中接收氮的，但1837年，法国农业化学家让-巴普斯迪特·布森戈证明这是错误的，还展示了植物从泥土中接收氮的方法。氮从无机原推测有机化合物的同化进程是很多植物细胞的一个首要代谢勾当。

　　概略上说，草本植物首要在叶片中同化硝酸盐，而很多的木本和灌木在根中同化这些硝酸盐。在单一的物种中，硝酸盐同化的位置凡是取决于硝酸盐的供应量：当硝酸盐富厚时，叶片是首要的同化部位，但当硝酸盐供给受限时，根成了首要的同化部位。颠末植物氮同化进程一系列伟大操纵，把泥土和叶面无机氮的可用性，与植物对付合成各类含氮化合物的需求接洽在一路。

　　“在广袤的大地上，并非每一寸都是沃土，不少处所是沙石荒地、高寒坡地和营养元素恒久缺乏的水域等，各类严苛贫瘠的情形为植物的保留配置了重重障碍。”植物科普专家秋西汇报记者，迫于保留压力，食虫植物以各自的方法，不谋而合走上了捕食动物的逆袭之路。

　　同时必要指出的是，食虫植物并不是单一的物种，而是指可以或许捕猎而且消化接收一些昆虫和节肢动物的植物类群，虽被笼统地称作“食虫植物”、都拥有捕虫这一配合手艺，但在亲缘相关上却相差很远，别离来自10个科17个属，共有600至750种之多。

　　捕食手段之谜 叶片布局提供生猛捕虫器

　　但食虫植物的发源，素来是相干研究最大争议的题目之一。

　　食虫植物中的明星——捕蝇草，是1760年北美洲北卡罗来纳州一位叫阿瑟·多布斯的大田主最先描写的，他在给植物学家、英国皇家学会会员彼得·柯林森的信中说，“这是植物界一种很新颖的未知的敏感植物”。柯林森将其样本交给了英国植物学家约翰·埃利斯，后者将其定名为捕蝇草。埃利斯在给其时已申明卓著的植物分类学家林奈的信中，具体描写了这栽培物，“叶片的内表层充满细小的赤色腺体，它们会渗透甜美的汁液吸引可怜的动物前来取食。当这些优柔的腺体与动物四肢碰触，双方的叶片会顿时竖起来，抓紧虫子，通过交织两侧叶片的刺将猎物紧紧锁住，直至其衰亡”。

　　究竟上，更为准确的是，在组成捕蝇草衰亡陷阱的两部门叶片上，外貌各有三根刚毛，它们是触发器。如要触发叶片闭合，昆虫必需遇到不止一根毛、不止一次，并且两次碰触时距离断不高出20秒，叶片在不到一秒之间敏捷闭合，形成一个小小的“牢笼”，动物越挣扎，不绝遇到刚毛，“牢笼”合拢越紧，因此当捕蝇草再次打开叶片时，外貌常能看到“屠杀”的陈迹和虫体残渣。

　　然而盛名之下的瑞典生物学家林奈，不单辩驳了埃利斯的结论，还把它当相同害羞草的“敏感植物”看，纵然颠末埃利斯长时刻研究、举出无可反驳的证据，林奈如故拒绝认可植物的食肉属性。其时尚有不少人随声赞许，题目的核心如故在于植物怎么也许会吃肉。

　　直达到尔文期间，有更多人调查到更多的植物可以诱捕并消化小型动物。在1875年，达尔文在出书的新书《食虫植物》中才给出公道的表明。“数百万年前，这类植物长在湿润的沼泽里，谋面对制造卵白质的元素——氮缺乏的题目。”认真主持意大利佛罗伦萨大学植物神经生物学国际尝试室的斯特凡诺·曼库索说。

　　“‘穷则思变’并非是只有人类才懂的原理。颠末长时刻的演化，植株改变了叶片的外形，将之酿成了捕虫器，将味道鲜美、卵白质富厚的昆虫等小动物当成了新的营养来历。”秋西说。

　　因为仅有少量的化石记录，因此食虫植物的演化进程仍有不少谜团，出格是其捕虫器布局稚嫩，因为各类缘故起因其也许会在化石中缺失。尽量云云，仍可操作当代捕虫器的布局揣度出古代捕虫器大部门的布局。这些捕虫器情势差异却各具其妙，令无数科学家和植物喜爱者沉迷，试探不止。

　　猎杀消化之谜 靠多重本事把虫子“吃”下去

　　这些植物界的“动物杀手”，看似猛烈，着实它们只能捕食一些昆虫，这些昆虫顶多是小型的蛙类、蜥蜴等。

　　与达尔文同期间的英国伦敦大学应专心理学传授约翰·波顿-桑德逊的研究工具本来是从蛙类到哺乳动物体内发明的电脉冲。与达尔文通讯后，他发明白给捕蝇草两根刚毛施压能导致捕虫器闭合的电信号，这也是电勾当调控植物发育的首个例证。

　　一百多年后，美国亚拉巴马州奥克伍德大学的亚历山大·沃尔科夫和他的同事证明，电刺激自己简直是捕虫器封锁的激发信号。

　　并且对捕蝇草来说，每一次闭合非常耗损能量，每个夹状捕虫器可行使3至4次，最终将失去封锁的手段。因此，在植物园，捕蝇草都只深藏在旅客不易达到的处所。

　　制止今朝，植物学家们发明，食虫植物首要有5种根基的捕虫机制——具有含消化酶或细菌消化液的笼状或瓶状捕虫器；周身充满黏稠液滴的黏液捕虫器；快速封锁的夹状捕虫器；能发生真空而吸入猎物的囊状捕虫器，以及具有向内延长的毛须而将猎物逼入消化器官的龙虾笼状捕虫器。“食虫植物在进化树上来历不同庞大。加上捕虫机制的差别，因此差异食虫植物在‘触觉’和消化上差别庞大。”秋西说。

（编辑：湖南网）

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