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为什么会有肉食植物?有哪些吃肉的植物们?
什么是肉食植物?

肉食植物(Carnivorous plant) 是指通过引诱、捕捉昆虫(甚至包括青蛙、蜥蜴、小鸟等小动物),进而消化、吸收动物的营养,以供自身生长所需的一类植物。因为大多数情况下都以小昆虫为主要肉食来源,因此也称做食虫植物。

为啥要吃肉?
肉食植物一般生长在沼泽、湿地等土壤贫瘠或者阴暗潮湿的地方,这些地方氮、磷等营养元素比较贫乏,为了补充这些生命活动所必须的营养元素,它们就进化出了各种可以捕获小动物的结构来为自己“补充营养”。这也是物竞天择的结果。但是作为营养来源,肉食行为并不稳定,所以跟寄生植物和腐生植物不大一样,目前所发现的肉食植物,没有哪一种完全放弃了能够自养的光合作用。

如何吃到肉?

肉食植物的进食包括捕捉和消化两个过程,肉食植物大多能够分泌有香味或甜味的汁液来吸引昆虫等小动物,其捕虫机制基本有以下5种:

(1)具有含消化酶或细菌消化液的笼状或瓶状捕虫器(如猪笼草、瓶子草、土瓶草)。

(2)周身布满黏稠液滴的黏液捕虫器(如茅膏菜、捕虫堇、腺毛草)。

(3)快速关闭的夹状捕虫器(如捕蝇草)。

(4)能产生真空而吸入猎物的囊状捕虫器(如狸藻)。

(5)具有向内延伸的毛须而将猎物逼入消化器官的龙虾笼状捕虫器(如螺旋狸藻)。

捉到猎物后,肉食植物会分泌消化液,或者利用消化液和细菌的共同作用,分解消化猎物,吸收营养。

肉食植物与谋杀植物
目前关于肉食植物的定义学界尚存在争议,主要是因为某些传统认为的肉食植物,比如某些凤梨科植物和谷精草科植物,只是通过陷阱把小昆虫困在里面,自己并不产生能够分解虫体的消化酶,而是借助陷阱中的细菌来分解昆虫尸体。那么这样的植物算不算是肉食植物呢?

其实我们身边也有一些植物,它们可以通过腺毛粘住昆虫,但并不消化它们。当然,我们可以预见,昆虫尸体的分解无疑对它们的生长是有好处的,这样看来,如果仅仅是杀死动物,那么肉食植物的范围会非常宽泛。所以,有学者(如Mark Chase)建议,仅仅把能捕获,杀死并消化动物的植物看成是肉食植物,另外用一个更宽泛的概念——谋杀植物(Murderous plants),来称呼那些可以通过杀死动物获得好处的植物。
肉食植物如何形成的?
从进化的角度来看,肉食植物有多次独立起源,大概有6-7次(Chase et al., 2009)。肉食植物的形成分为两个部分:捕虫器官的形成和消化结构的形成。最简单的捕虫装置是漏斗状叶。

在某些普通植物如长叶车前(Plantago lanceolata),有时会看到如下图所示的漏斗状叶,可能为捕虫器官的雏形。


在某些捕虫堇(Pinguicula agnata)中偶尔会看到漏斗状叶,可能提示了捕虫堇捕虫叶的原始形态(拍自W. Barthlott的 Carnivous Plant)。
一般认为捕虫装置的形成早于消化结构,肉食植物都经过了一个谋杀植物的祖先阶段。这点可以从瓶子草科(Sarraceniaceae)的进化过程看到。瓶子草科的三个属中,眼镜蛇瓶子草属(Darlingtonia) 和太阳瓶子草属(Heliamphora) 是没有能力消化食物的(但H. tatei 已被报道可以分泌消化酶),但瓶子草属(Sarracenia)可以分泌消化酶,是真正意义上的肉食植物。

卡凤梨(Catopsis berteroniana),又称为贝尔特罗嘉宝凤梨。大多数凤梨科植物中央叶筒只有储水的作用,可以为树蛙、昆虫或固氮菌提供栖息地。其中有2-3种凤梨科植物可以利用这点与消化性细菌互利共生,让淹死在其中的昆虫被消化细菌分解后获得营养。

单子叶植物里面还没有发现真正意义上的肉食植物,只有一些凤梨科植物和谷精草科植物可以算是谋杀植物,都是通过叶基部积聚的液体淹死动物,再利用细菌分解获得营养。
奇葩的肉食植物来啦!
1
土瓶草科


土瓶草科(Cephalotaceae),单属单种,只有土瓶草(Cephalotus follicularis) 一种。只分布于澳大利亚西南部海角很小的一块区域。外观和猪笼草类似,捕虫笼的笼口很显眼并会分泌蜜液。在唇的内缘具有唇齿,以防止捕虫笼内的猎物爬出。昆虫常常被它们唇上分泌的蜜液和类似花朵般的形状和颜色所吸引。


2
双钩叶科
双钩叶科(Dioncophyllaceae),包含三个单种属,但只有盾籽穗叶藤(Triphyophyllum peltatum)一属一种是肉食植物,分布于西非象牙海岸一带。鉴于该科和粘虫草科以及其它肉食植物的近缘关系,其它两属可能是在进化过程中丢失了肉食习性。盾籽穗叶藤极难种植,目前只有几处专业的植物园有种植。盾籽穗叶藤会在幼芽上长出如同毛毡苔一样的长长的带有粘液腺的变态叶来捕捉昆虫。
3
茅膏菜科

茅膏菜科(Droseraceae),肉食植物的大科,包括了最为人所熟知的几种肉食植物。三个属:茅膏菜属(Drosera),捕蝇草属(Dionaea)和貉藻属(Aldrovanda),三个属之间形态差异巨大。



叉叶茅膏菜(Drosera binata),长得比较奇葩的茅膏菜。茅膏菜属种类很多,全球分布,靠分泌粘液的腺毛来捕获和消化猎物。



捕蝇草(Dionaea muscipula),单种属,分布于加州海岸平原。进化出了所有肉食植物里面最主动的捕虫陷阱。



囊泡貉藻(Aldrovanda vesiculosa),单种属,除美洲以外广泛分布,完全水生的肉食植物,捕虫机制跟捕蝇草类似,被达尔文称为水生的捕蝇草。养殖非常困难。


4
粘虫草科

粘虫草科(Drosohyllaceae),单属单种,只分布于西班牙、葡萄牙和摩洛哥。


粘虫草(Drosophyllum lusitanicum),捕虫机制和茅膏菜类似,利用粘液腺毛。但生境在喜欢湿润的肉食植物里面尤其特殊,生长在干旱的环境中。养殖比较困难,对浇水的多少极为敏感。


5
猪笼草科
猪笼草科(Nepenthaceae),一属一百多种,分布于从马达加斯加到澳大利亚东北部,新喀里多尼亚的太平洋热带地区。也是最为人熟知的捕虫植物啦。


马桶猪笼草(Nepenthes jamban),物如其名,恶趣味而已。


苹果猪笼草(Nepenthes ampullaria),值得注意的是该种猪笼草已经失去肉食习性,改为搜集从上面掉落的落叶和鸟粪产生的腐殖质提供营养。(笼口宽阔,笼盖后翻)
6
瓶子草科
瓶子草科(Sarraceniaceae),有三属约17种,主要分布在南北美洲。

太阳瓶子草(Heliamphora chimantensis),本属主要分布于南美洲的巴西、委内瑞拉和圭亚那,约10种。只能通过存积在漏斗叶中的液体淹死动物,再通过液体中的消化细菌分解尸体,可算是谋杀植物。它们的捕虫器是由叶片卷曲融合成的一个简单的瓶状结构演化而来。为南美洲高降雨量地区特有的,因瓶盖不发达无法挡住雨水,为了防止捕虫瓶中的液体过多而使得其倒伏,它在基部上方的叶片融合处进化出了一条细小的缝隙,可让过多的雨水流出。


眼镜蛇瓶子草(Darlingtonia californica),名如其形,很有意思,该属就只有这一种,分布于美国北加州和俄勒冈。它们瓶盖的左右两侧黏连,形成一个球状的顶部,使得整个捕虫瓶几乎密封。球状的瓶盖与瓶身的衔接处有一个凹陷的缝隙,另外,整个瓶身上部有许多缺少叶绿素而呈现出白色的斑纹,阳光可以透过这些白斑射入捕虫瓶内。昆虫(大部分为蚂蚁)可以从狭缝中进入捕虫瓶。一旦进入后,它们会被这些白斑迷惑,误以为白斑处为出口而在捕虫瓶内迷失方向,最后落入消化液中而被消化。眼镜蛇瓶子草的瓶盖因具有类似蛇信子的附属物而得名。


小瓶子草(Sarracenia minor) 。瓶子草属分布于北美,约有10种,可以产生消化酶,是真正意义上的肉食植物。瓶子草属植物为了解决捕虫瓶中液体过度而导致倒伏的问题,进化出了瓶盖。瓶盖是位于瓶口的一片宽大的叶状结构。它覆盖了整个瓶口,使得雨水不能进入其中。瓶子草具有分泌蛋白酶和磷酸脂酶的能力,蛋白酶和磷酸脂酶可将蛋白质和核酸分解,释放出氨基酸和磷以供瓶子草吸收。由此可猜测瓶子草进化出瓶盖也许是为了防止消化酶的流失。
7
腺毛草科
腺毛草科(Byblidaceae),单属若干种,分布于澳大利亚西北部和新几内亚岛南部。粘液在阳光下反射色彩,又叫彩虹草。


丝叶腺毛草(Byblis liniflora),捕虫机制为叶片上布满粘液腺毛。
8
狸藻科
狸藻科(Lentibulariaceae),三属,世界性分布。包括狸藻和捕虫堇这些为人熟知的肉食植物。

人见人爱的小兔狸藻(Utricularia sandersonii)。萌萌哒。狸藻为水生植物,采用非常独特而精致的捕捉陷阱。


这个是狸藻的捕虫囊,一般状态处于负压,如果有水生小动物游过触动了囊口的纤毛,捕虫囊就会瞬间释放负压,如同吸尘器一样把小动物吸进捕虫囊内进行消化。


圆切捕虫堇(Pinguicula cyclosecta)。捕虫堇的捕虫机制类似于粘蝇纸。


螺旋狸藻(Genlisea subglabra)。该属只分布在热带美洲和非洲,看起来其貌不扬,但其捕虫手段却非常之牛逼哄哄。

螺旋狸藻的玄机在于,地下变态叶会形成叉状结构,叉子的顶端有很多空隙让土壤生物钻入,但空隙里的倒毛使得土壤生物只能前进不能后退,最后到达中央膨大的部分结束它们悲惨的一生。
9
花柱草科
花柱草科(Stylidiaceae),五属,只有花柱草属(Stylidium)有肉食性。分布于澳大利亚,利用花茎上的粘液腺毛捕捉和消化昆虫。


花柱草(Stylidium turbinatum)又被称为扳机植物(triggerplants)。图中左上方弯曲的部分是合蕊柱,当昆虫来传粉时,合蕊柱受到机械刺激便会像扳机一样弹出,把花粉打到昆虫身上,并接受昆虫身上来自其它植株的花粉。(喂喂可是你们还吃它们啊!真是吃干抹净。可怜可怜这些任劳任怨的昆虫吧,做花不能这么不厚道!)


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