植物是自養生物,它們能夠利用太陽光進行光合作用,將無機物轉化成碳水化合物,獲得生長發育必需的養分。這些生長要素并不難獲取,所以植物能在非常嚴苛的條件下存活。不過,有一些植物竟然發展出了吃肉的習慣,這些植物就是肉食植物。
目前,全世界已知的肉食植物有600種以上。它們的食譜上,既有小昆蟲,也有像老鼠這樣體形較大的哺乳動物。它們一旦誘捕到獵物,就會分泌恐怖的消化液,將獵物慢慢溶解掉,比起其他素食植物,手段異常殘忍。那么,為什么肉食植物有這么詭異的愛好呢?
吃葷也是迫不得已
就像人類是因為氣候變化,導致植物性食物難以獲得,為了存活,才開始吃肉一樣,肉食植物吃肉也有類似的“苦衷”。
大多數肉食植物生活在高光照、水淹的沼澤環境中。由于濕地的水會很快將土壤里的養分帶走,土壤里氮和磷的含量極低,而氮又是植物合成蛋白質與DNA的主要成分之一,導致在這種環境中,很少有植物能夠生存下來。面對這樣的絕境,植物不得不另謀生路——吃掉有營養的動物,獲得氮、鉀、鈣、磷等生存必需的礦物質。
研究者推測,最初,肉食植物的祖先也是“素食主義者”。拿現在的肉食植物大家族——耐鹽類肉食植物來說,剛開始,這類植物只是為了適應含鹽量過高的生長環境,會用特殊的腺體將從土壤中吸收的鹽分經葉子排出,而這種鹽分恰巧可以殺死周圍的昆蟲,昆蟲尸體成了供應土壤或者植物本身的天然肥料。
豬籠草就是如此。豬籠草是一種能夠捕食昆蟲的多年生草本植物。所有種類的豬籠草看起來都很相似:有形狀像豬籠的捕蟲籠,捕蟲籠內表面為蠟質區,十分光滑,昆蟲掉進去后很難再爬出來。
研究者曾對澳大利亞的土瓶草、北美東海岸的豬籠草和亞洲的翼狀豬籠草進行研究,結果表明,雖然這三大不同種類的豬籠草分別與陽桃、獼猴桃和蕎麥有更近的關系,但它們進化出了相同的食肉方式。最初,這些豬籠草的蛋白質是用來抵御疾病的。但是,為了應對落入陷阱里的昆蟲,這些在不同地理環境中的豬籠草,都成功地將蛋白質改進成可以幫助消化“肉食”的酶。這些酶包括用于分解昆蟲外骨骼的幾丁質酶,以及幫助它們從獵物中吸收磷的紫色酸性磷酸酶。
吃葷的巨大代價
雖然肉食植物進化出了“吃葷”的本領,讓自己能夠更好地存活下來,但它們付出的代價也十分巨大。隨著投入更多的能量到食肉性的適應過程中,比如將葉子設計成能誘騙、消化獵物的陷阱,它們用于光合作用的葉子就會減少,導致無法高效地進行光合作用。因此,大多數肉食植物生長緩慢,體形不大,即使能通過食用昆蟲的方式來“改善伙食”,氮的攝入量仍然有限。所以,你永遠也不會遇到一種巨大的肉食植物,也不用害怕自然界是否有能大到吃人的肉食植物。
另外一個會讓肉食植物非常煩惱的問題是如何繁殖。像許多植物一樣,肉食植物的繁殖器官也是花,種子是其下一代。大多數花也分為雌蕊和雄蕊,需要昆蟲授粉,使得精細胞和卵細胞結合,這就產生了一個很尷尬的沖突:一方面,肉食植物需要吃掉昆蟲補充營養;另一方面,它們又需要昆蟲授粉繁殖。例如一種來自西班牙的肉食植物捕蟲堇屬就遇上了這樣的麻煩。一般如果它的花朵有許多傳粉者傳粉,就會結出更多的種子,然而由于捕食陷阱離花朵非常近,無意之中,它也吃掉了不少傳粉者,使得繁殖能力大大降低。
吃葷或吃素,環境說了算
“吃葷”的問題很多,所以,跟寄生植物和腐生植物不大一樣,目前所發現的肉食植物,沒有哪一種完全放棄了能夠自養的光合作用。而且在條件允許的情況下,一些肉食植物還會變成非肉食植物。
以瓶子草為例,這種北美的肉食植物通常生長在經年潮濕的地方,它們進化出了漏斗狀的葉子作為捕蟲瓶,利用蜜腺所分泌的蜜汁吸引昆蟲。同時,捕蟲瓶上部經陽光照射后如彩繪玻璃般絢麗,可以誘使昆蟲前往,捕蟲手段非常高超。
不過,這種典型的食蟲植物的捕蟲瓶,卻在秋末開始枯萎,長出不具捕蟲功能的劍形葉,開始了一段很長時間的素食期。這又是為什么呢?
這是由于冬季天氣轉冷,光照水平低于夏天,同時,冬天的昆蟲也在減少,此時把能量花在生長捕蟲瓶上很不劃算。所以瓶子草長出了劍形葉,擴大了光合作用的葉子面積,這樣可以更好地利用光照。另外一些肉食植物也會采取相同的策略,當棲息地土壤里的營養成分增多,或者是光照太少,它們會盡可能地減少獵捕行為。
看來,肉食植物并不恐怖,它們這一嗜血的愛好,也只不過是出于環境壓力才進化出來的。
(水觀音摘自《科學之友》)