植物是怎么学会吃肉的?
今天咱们说说食虫植物。
1878年6月的《南澳大利亚记事报》上,刊登了一篇探险日记。由于这篇探险日记形式新颖,内容活泼,想象力丰富,就在发刊当日,立即成为了当时的网红文章,传遍大街小巷。
这篇探险日记的作者,德国探险家卡尔·李奇,在文中描述了这样一个精彩的故事:
在马达加斯加岛北部,密林丛生,人迹罕至。在密林深处,生活着一群非常原始的部族,李奇博士将他们叫做穆柯朵人。
为了能够在严酷的自然环境下求存,穆柯朵人发展出一种极其血腥恐怖的祭祀活动,李奇博士就曾经亲眼目睹了整个祭祀活动。
在一个清晨,整个部落的人都处于极度的兴奋之中,他们用粘土和羽毛装饰自己的身体,犹如过节一样。
中午,穆柯朵人开始围成圈子跳奇怪的舞蹈。很快,不知用什么样的规则,一名妇女被推举出来。这名妇女开始被进行新一轮的装扮,身上和脸上用粘土画满了更多神秘的花纹。
傍晚,随着暮色降临,伴随着一阵阵的欢呼声,穆柯朵人簇拥着这名选出来的妇女走向密林深处。
在密林深处,李奇博士声称,他亲眼目睹了一株长相类似于凤梨的巨大植物。这株植物的叶子狭长而且卷曲着,叶片的边缘上长着锋利的锯齿。那些狭长的叶片有的举在空中,有的则长长的垂落在地面上。
在所有的叶片的最中心,长着一个装满了毒液的囊。穆柯朵人将那名妇女推向这株奇怪的树。妇女并没有任何的反抗,只是失神的向着树走过去。
当那名妇女靠得足够近的时候,那棵奇怪的树突然动了起来,它的叶片以及其迅速和狂暴的动作抓住了妇女,并且把她向叶片中间的囊中送去。
随着妇女惨叫声的逐渐终止,她的身体也逐渐被吞没,留下的只有树干上渗出的深红色的血水……
虽然科学圈言辞激烈的抨击了李奇博士这种不负责任胡编乱造的行为,但这样的文章依然深受公众和媒体的喜爱。这样的故事,简直就像是现在的好莱坞大片一样,刺激着读者的神经。
随后的几年,不断有号称探险家的人,撰写类似的文章,在各种各样的报刊杂志中发表出来。直到今天,这些100多年前编造的谣言,依然作为重要的元素,频频出现在小说、影视作品和游戏设计中。
超级玛丽中的食人花
电影作品中的食人树
漫画中的食人花
不过,幸运的是,现实中真正的食肉植物并没有这么可怕。相反的是,它们正在用它们不一样的美和萌征服着养花人的窗台,成为园艺花卉中的新宠。
这是小白兔狸藻,一种倍受宠爱的水生食肉植物。它们可吃不了人,它们只能吃体型小于1毫米的小虫子。
这是捕虫堇,曾经有无数的花友把这种植物当作多肉植物去养,甚至被它的照片吸引进了多肉的坑。这位食肉植物中的小公主,当然也不会有什么粗鲁的捕食行为,她们只会用叶片上的粘液粘住一些体型极小的昆虫,然后再斯文优雅的吸收掉。
这种纤毛上顶着晶莹的“露珠”的小草,叫做茅膏菜。也许她能捕捉一些大一些的昆虫。不过,这些昆虫也不能比苍蝇更大了。
这是捕蝇草。看她那个血红的大夹子以及上面的利齿吧。会不会咬人以及手会不会被咬破是孩子们最喜欢问的问题了。然而,如果真的会咬破,那她就不会被叫做捕蝇草了。多肉植物的叶尖也许会刺伤你的手,但捕蝇草柔软的纤毛可绝对不会给我们带来任何伤害。
这个家伙看起来有点儿吓人。这是眼镜蛇瓶子草。可惜它也只是吓人而已。长成这个样子的原因,是为了让爬进里面的苍蝇找不到飞出来的路而已。它们的身体上开了很多透明的小窗,于是苍蝇就会冲着这些窗子飞过去,再也找不到进来时的入口了。
也许食肉植物中最具威力的就是这种叫做马来王猪笼草的植物了。有时候,跑来吃蜜的小老鼠会不小心失足落入其中。
不过,你千万别以为,这种猪笼草就是专门捕食小动物的。其实,它们只是想要充当小老鼠的马桶而已。它们为小老鼠准备的食物中已经添加了泻药。小老鼠吃着吃着就会忍不住要拉屎,而这些老鼠便便才是猪笼草想要的食物。
那些失足落入猪笼草的小老鼠,只不过是吃的太专注,一不小心落入粪坑的倒霉蛋儿而已。
食肉植物并不罕见,它们分布在10个不同的科,21个属,总共大约有600多种。全世界各地,都有食肉植物的分布。
我不想再像其他文章一样,为你列举更多的食肉植物以及这些植物的照片了。因为,真正困惑我们的并不是食虫植物的怪异行为,而是世界上为什么会有如此之多的植物喜欢吃肉呢?
植物为什么要吃肉?这个问题曾经困扰过无数的植物学家。
1768年,博物学家约翰·艾力斯采集了一些捕蝇草,并且亲自带着它们,乘船从加利福尼亚回到伦敦。一路上,艾力斯都在悉心的照料着这些捕蝇草,避免它们死亡。
回到伦敦之后,艾力斯辗转找到了自己的偶像,当时的生物学大神林奈,并且亲自抓小昆虫演示了捕蝇草捕食昆虫的过程。
林奈看到这一幕后惊讶的目瞪口呆,当场就将捕蝇草称之为自然界的奇迹。
不过,你可别以为林奈这是在赞美捕蝇草。事实上,捕蝇草捕捉昆虫的行为,一点也没有引起林奈研究的兴趣。与此相反,林奈作为一名虔诚的基督徒,对于这种违反上帝意志的“邪恶”植物非常反感。甚至有人私下里听到林奈用“魔鬼的造物”来形容捕蝇草。
林奈在当时的地位,可以说算是生物学的教皇级的人物。既然林奈大神厌恶这种植物,就几乎没有人愿意去研究它,至少不愿意公开承认自己在研究这种植物,这毫无疑问会影响到自己的前途的。
只有达尔文这种初生牛犊不怕虎的生物学家毫不在意这些禁忌。他对食虫植物极为着迷,并且公然不讳的告诉自己的朋友们,自己在做食虫植物方面的研究。
1875年,达尔文把自己的研究成果写成了一本400页的著作,这本书的名字就叫做《食虫植物》,这不仅是世界上第一本研究食虫植物的著作,更让食虫植物这个名词传遍了整个世界。
不过,有点儿遗憾的是,虽然达尔文对茅膏菜等植物做了非常细致的研究,但是,作为进化论的提出者,穷其一生也没能对食虫植物为何会出现在地球上做出完美的解释。
对呀,为什么好好的植物非要吃肉呢?
通过基因测序等现代研究方法,我们已经证明,分布在各个科属的食虫植物,已经有7次独立的起源了。这意味着什么?这意味着植物们对吃肉这件事情是如此的渴求,以至于在背对背的情况下,7次独立的“发明”了吃肉的方法。可见,自然界有着非常充足的动力和压力,来帮助植物们学会如何吃肉。
可是,这动力和压力又是什么呢?
想要解开这个谜题,我们毫不犹豫的再次搬出生命演化的金手指——匮乏。在生命演化的问题上,匮乏是最基础的动力。只要是遭遇匮乏,适者生存这条黄金法则就会立即发挥作用,让那些曾经是怪胎的变异脱颖而出,成为天之骄子。植物学习吃肉的过程,当然也不例外,毫无疑问,植物吃肉的习俗也是在匮乏中诞生的。
虽然我们的大气中最主要的成分就是氮气,然而氮气极度稳定,使得植物们无法直接利用氮气中的氮元素。这不能不说,是生物进化过程中最大的BUG。
很多土壤中也严重缺乏氮元素,这甚至成为植物生存的重大障碍。于是植物们学会了从通过各种其他的方式获得宝贵的氮元素。比如,与菌类合作,形成可以聚氮的菌根和根瘤。
但是,别忘了,还有一种非常普惠的获得氮肥的方式,这就是雨水。
雷电,可以让空气中的氮元素和氧元素电离后化合,再溶入雨水后,就形成了植物可以吸收的硝酸铵。这是全球植物最可宝贵的财富,植物们又怎么会浪费呢?
把叶片上的氮肥直接吸收掉,显然比雨水落入土壤后再吸收的效率高得多。于是,一些能够用叶片吸收雨水中的氮肥的变异得到了巨大的生存优势。很快,这个基因就成为了大多数植物必备的技能了。
我们现在都知道,给植物施肥最快捷有效的途径,就是喷施叶面肥。其实,吸收叶面肥的能力,便是数亿年前,植物在风吹雨打中逐渐演化出的超能力。
在另外一条演化路径上,植物的叶片上发生着慢慢的改变。
为了减少阳光暴晒、昆虫啃咬等物理伤害,一些植物的叶片上长出了细毛,还有一些植物的叶片上长出了粘液。
我们经常可以观察到,那些叶片表面粘糊糊的植物,比如说百合莉莉、达摩福娘、冰绒或者熊童子,它们的叶片上沾着一些死去的小飞虫。这便是它们粘糊糊的叶片自我防御的成果。
那么,这些小飞虫的尸体逐渐腐烂之后,粘住它们的植物会因此而获得肥料吗?当然会,小飞虫的尸体,被细菌分解后产生的氮元素,很快就会被这些植物的叶片吸收掉,成为它们成长的动力。
从某种意义上讲,这些叶片上拥有绒毛和粘液的植物,就是食肉植物的原始形态。
积水凤梨可以在雨天收集雨水,形成小动物们都喜欢的小水洼。一些树蛙还会在积水凤梨中产卵,而幼虫需要在水中孵化的蚊虫,也需要在积水凤梨中度过自己的幼虫期。
蝌蚪的粪便、淹死在水里的小昆虫都会成为积水凤梨的养料来源。
某种意义上讲,积水凤梨也找到了自己吃肉(吃屎)的特别方式。
由此可见,吃肉并非是植物界的特殊行为。可以这么说,如果有条件吃肉,大多数的植物都会很乐意吃肉的。
那些生活在土壤肥沃地区的植物,它们由于土壤中的氮元素相当充足,使得它们缺乏足够的压力和动力,没能演化出特别的吃肉能力。而那些生活在贫瘠环境里的植物,则会“想方设法”的去吃更多的肉,来补充极度匮乏的氮元素。
说句大白话,兔子逼急了也会咬人的。别看植物们老实巴交的一动不动的站在土壤里,如果生存压力太大,它们也会演化出各种各样的手段去找肉吃的。对于植物吃肉,你有什么看法?欢迎来留言区聊聊吧。
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