看过1986年那部音乐喜剧《恐怖小店》的人,大概都记得奥黛丽二世。它看起来像一株高耸的、嗜血的捕蝇草,甚至会模仿真实食肉植物那种下颌般的捕虫夹。只不过,真实的捕蝇草吃的是昆虫,奥黛丽二世吃的是人。
好消息是,吃人的植物只存在于虚构作品里。北卡罗来纳州皮德蒙特三角区一家知名苗圃"Kenny Coogan食肉植物"的老板肯尼·库根给出了这个让人安心的答案。
但换个角度看,那些能捕捉并消化虫子、偶尔还能对付小型啮齿动物的植物,不仅真实存在,而且种类相当丰富。Popular Science找到了库根,想弄清楚一件事:为什么有些植物走上了食肉这条路,而另一些只是老老实实从土壤里吸收养分?我们也请他聊了聊,这些植物到底靠什么变得"致命"——至少对鸟类和其他小动物来说是如此。
先搞清楚:什么叫食肉植物
食肉植物是捕食性的开花植物,它们会吸引、捕捉并吸收动物,以此获取营养。它们同时是自养生物和异养生物。自养生物指的是能利用光能或化学能自己制造食物的生物,而食肉植物还需要捕食动物才能活下去。
"食肉植物会进行光合作用,"库根说,"它们能用阳光把二氧化碳和水转化成糖。"他解释说,这只是为了维持生存。"它们只是从吃掉的虫子或其他生物身上,额外获取一些矿物质或营养。"
除了南极洲,每个大洲都有食肉植物。它们生长在阳光充足、土壤极度贫瘠、呈酸性且几乎没有养分的地方。比如北卡罗来纳州和佛罗里达州的沼泽、湿地和泥炭沼,那里阳光与湿地条件独特,让这些适应力特殊的植物得以繁盛。这其中包括捕蝇草——它只原产于美国卡罗来纳地区——以及长着细长螺旋状叶片的特雷西茅膏菜。人们常常看到它与食肉的猪笼草一起,在佛罗里达狭长地带开花。
"食肉性主要是植物在低养分环境中获取营养的一种适应,"库根说。食肉植物捕食昆虫,是为了获得氮、磷和其他有机营养,这些是它们生存所需、却无法从土壤中吸收的。
这并不是说,所有长在贫瘠湿地里的植物都是食肉植物。以美国东南部很常见的须芒草为例。"它有非常发达的根系,"库根说,这些根系与菌根真菌形成了共生关系,也就是一种长期合作关系。真菌附着在须芒草的根上,帮助它从当地贫瘠的沙质土壤中获取养分。
"一个生态系统里能被占据的生态位就那么多,所以有些植物走了一条路,"也就是变成了食肉植物,"另一些植物走了另一条路。"
食肉本领不是祖传的,是各自练出来的
全世界估计有800到860种食肉植物,而且新物种还在不断被发现。事实上,在开花植物存在的超过1.4亿年里,食肉性至少独立演化出了十几次。
食肉性并不是从某一个食肉植物祖先那里继承来的。相反,食肉植物那些高度特化的叶片结构——包括黏性陷阱、捕虫夹和陷阱式捕虫器——是在较晚近的时期演化并多样化的,大致在800万到7200万年前之间。
食肉植物是趋同演化的经典例子。这意味着,彼此没有亲缘关系的不同谱系,各自独立发展出了相似的特征,以适应阳光充足、水涝、养分匮乏的环境。
举个例子,"猪笼草有很多不同的种类,"库根说。这类食肉植物长着中空的、罐状的叶片,充当陷阱。而它们之间完全没有亲缘关系。有低矮生长的澳大利亚猪笼草,从演化上看,它跟玫瑰、豆类和西兰花的关系更近;有从热带藤蔓上垂下来的亚洲猪笼草;还有直立、喇叭状的北美猪笼草。库根说,尽管DNA完全不同,它们都演化出了完全相同的管状"陷阱",用来捕捉和消化昆虫。
通过趋同演化,捕蝇草、茅膏菜和猪笼草这些彼此无关的食肉植物,还各自独立地把古老的自我防御基因改造成了巧妙的消化工具。非食肉植物长期以来使用一类叫几丁质酶的酶来抵抗真菌感染,食肉植物则反其道而行之。它们用几丁质酶来分解被困昆虫那坚硬、富含几丁质的外骨骼。这样一来,它们就能吸收氮和磷等关键营养,把原本被动、起保护作用的酶,变成了主动的武器。
那它们会伤害更大的生物吗
"我会说不会,"库根说。几乎所有食肉植物都只吃苍蝇、蚊子、蜘蛛这类小昆虫。
虽然有些种类,比如巨型猪笼草,能长到足够大,可以困住并消化老鼠、鼩鼱这样的小动物,但"这种关系更偏向互利共生",也就是说双方都能从中获益。
具体来说,巨型猪笼草会在笼盖下侧分泌一种香甜的蜜液,吸引小型哺乳动物。这些动物"坐在猪笼草的盖子上,喝那种渗出物,一种黏稠的、像花蜜一样的物质",库根说。
它们进食时常常会把粪便排进植物里,而巨型猪笼草会直接从粪便中吸收富含氮和磷的养分。这对双方都是好事。"这也是食肉植物中众多互利共生例子之一。"如果小动物不小心掉了进去,猪笼草就会用它的酸性消化酶把它消化掉。
几种让人印象深刻的食肉植物
库根最喜欢的食肉植物,从……(此处素材中断)
回到最初那个问题:食肉植物能吃人吗?答案是否定的。它们演化出捕虫本领,是为了在贫瘠的土壤里补上缺的那点氮和磷,而不是为了对付人类。真正值得琢磨的,或许是另一件事——在养分匮乏的地方,生命总能找到出路,哪怕那条出路是学会吃肉。
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