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捕蠅草如何捕食昆蟲?它是如何分辨捕獲的是昆蟲而不是雜物的?

由 小女子不懂科學 發表于 美食2023-01-05

簡介當獵物不小心觸碰到這些觸鬚時,夾子裡的鈣離子就會迅速增多,捕蠅草內部就會產生強度不大的電脈衝,這種電脈衝會促使附近的腺體分泌大量的茉莉酸

捕蠅草為什麼能合住

捕蠅草是如何分辨自己捕獲的是昆蟲而不是雜物呢?捕蠅草是原產於北美洲的一種多年生草本食蟲植物,因其獨特的捕蟲本領和酷酷的外形而深受人們喜歡。

捕蠅草如何捕食昆蟲?它是如何分辨捕獲的是昆蟲而不是雜物的?

捕蠅草最具特色的部位就是它那長得像夾子一樣的葉子,葉子的邊緣長滿了不規則的毛刺,這是它們捕食昆蟲的武器。

平時人們很少能看到開花的捕蠅草,這主要是因為它們從種子發芽後,約4~5年之後才具備開花的能力,而且它們的首份比較麻煩,種子又很難儲存,人們更喜歡捕蠅草另外一種繁殖方法——將一片葉柄插到土裡就可以存活。因此大部分人會將捕蠅草的花莖剪斷,畢竟欣賞捕蠅草主要是看它們的葉子,而不是花朵。

作為一種經典的食肉植物,捕蠅草一直吸引著科學家們的目光。因為其迥然不同的食性或許暗示著進化的新方向。捕蠅草的葉子有一個神奇的功能,它們的葉子邊緣長有蜜腺,能分泌蜜汁,這些蜜汁可以誘使昆蟲接近。

捕蠅草如何捕食昆蟲?它是如何分辨捕獲的是昆蟲而不是雜物的?

當獵物靠近後,捕蠅草首先需要感知獵物,在植株的頂部,有一個類似牡蠣的捉蟲夾子,葉片邊緣長著一些不規則的觸鬚,這些觸鬚就是感知獵物的器官。

當獵物不小心觸碰到這些觸鬚時,夾子裡的鈣離子就會迅速增多,捕蠅草內部就會產生強度不大的電脈衝,這種電脈衝會促使附近的腺體分泌大量的茉莉酸。

分泌茉莉酸其實是植物的一種防禦手段,不僅食肉植物中有,非食肉植物中也有,而且科學家們比較後發現,無論是食肉植物還是食素植物,這一部分的基因都是類似的。

捕蠅草如何捕食昆蟲?它是如何分辨捕獲的是昆蟲而不是雜物的?

但在接下來的應對行為,兩個植物卻存在明顯的差異。當普通植物釋放茉莉酸時,會進一步促使植物產生防禦類毒素,一些植物還可以利用酶幫助分解昆蟲和細菌,以此完成自我保護。

但是捕蠅草卻不同,它們釋放茉莉酸不僅僅是為了防禦,而且還代表一種進攻訊號。當獵物觸碰到捕蠅草夾子的觸鬚後,脈衝訊號刺激捕蠅草分泌茉莉酸,而茉莉酸又促使葉片上的眾多腺體分泌足夠的蛋白水解酶。

這些蛋白水解酶的作用就是將捕獲的昆蟲儘快分解掉,過不了多久,捕蠅草夾子裡的昆蟲就會變成營養液。此時,捕蠅草體內的一些基因會被活化,讓葉子具備根系才有的吸收功能,也就是說,捕蠅草的葉子不僅可以進行光合作用,它還能充當根的作用。

捕蠅草如何捕食昆蟲?它是如何分辨捕獲的是昆蟲而不是雜物的?

你可能會問,好好的一棵植物,有綠葉有根系,能進行光合作用,也能從土壤裡吸收營養,為什麼非要“吃肉”呢?這其實跟它們原產地的環境有關。

捕蠅草原產地是美國的北卡羅萊納州和南卡羅萊納州,主要生長在此處的溼地草原上,該地區的土壤土質大多是泥炭和矽砂,而且這裡的水分來源主要是雨水,由於雨水經過大氣和二氧化碳融合後落地,會形成一種酸性環境。

也就是說,捕蠅草原本是生長在土地貧瘠且呈酸性的土壤環境中,很難從土壤中吸收到足夠的養分和微量元素,於是它們就演化出了捕食昆蟲來補充營養的能力。

事實上,地球上大約有600多種食蟲植物,它們大多生長在土地貧瘠的環境中,這些植物為了補充氮元素和養分,演化出了與其他植物不同的生存策略——捕食昆蟲。

捕蠅草如何捕食昆蟲?它是如何分辨捕獲的是昆蟲而不是雜物的?

我們再來看第三個問題: 捕蠅草是如何分辨落到夾子中的是昆蟲還是其他雜物的?

如果一有物體落到捕蠅草的夾子裡,它們就合住一次夾子的話,估計過不了多久,捕蠅草就會“筋疲力盡”,因為每次捕捉獵物對它們來說都是巨大的消耗,因此判斷落到陷阱裡的是種子還是雜物至關重要。

前面我們提到,捕蠅草靠夾子裡的觸鬚感知獵物,一旦有昆蟲或者其他雜物碰到這些觸鬚,就會觸發捕蠅草的捕獵機制。而神奇的地方就在於,捕蠅草只有在兩次感應到觸鬚被碰到時,它們才會將夾子關緊。

也就是說,雜物落到夾子裡,通常只會觸碰一次觸鬚,之後便不再動了。但如果是一隻蟲子掉進去或者爬進去,勢必會在夾子上移動,而這會被捕蠅草感知到,葉子就會關閉。

捕蠅草如何捕食昆蟲?它是如何分辨捕獲的是昆蟲而不是雜物的?

不僅如此,只有當被夾住的獵物在葉子裡掙扎時,捕蠅草才會分泌消化液。也就是說即便它們誤將雜物當成獵物捕獲,夾住之後雜物並不會掙扎,捕蠅草也就不會為此付出消化液。而且,如果捕獲的不是昆蟲,捕蠅草在幾個小時後會重新開啟葉子,等待真正的獵物到來。

所以你看,捕蠅草的這套機制非常神奇:它們利用蜜汁吸引昆蟲到來,利用觸鬚判斷獵物是否進入落入陷阱,還能判斷被夾住的是真正的獵物還是雜物,捕蠅草的整個捕獵系統十分高效。

捕蠅草如何捕食昆蟲?它是如何分辨捕獲的是昆蟲而不是雜物的?

曾經有一位科學家,他為了測試現實生活中捕蠅草對人類的傷害能力,在捕蠅草張開的時候將手指塞到捕蠅草的夾子中,並用膠帶把捕蠅草的夾子固定住。

維持了24小時之後,他把膠帶解開,發現自己的手指頭上已經產生了一些瘀青的痕跡,瘀青的四周還長出了一些小血皰,這是消化液造成微弱肌肉溶解的症狀。

但除此之外,他的手指上就再也沒有別的變化了。按照這個消化能力計算,如果一個食肉植物想要把一個成年人消化掉,至少它得消耗掉18噸水來產生消化液才行。因此食人植物大機率是不存在的!

Tags:捕蠅草夾子獵物植物觸鬚