植物猎人——发现新的肉食植物(怪物猎人草食种)
导语:植物猎人——发现新的食肉植物
巨型食草动物
令人惊讶的是,这些新发现的食肉植物的猎物和捕食机制是如此隐秘,以至于乍一看,它们甚至不会想到被昆虫遗骸覆盖的食肉植物。
异养植物很明显。看到没有绿色和叶子结构的植物,突然从地下冒出一束神奇的花,多为寄生或异养植物;当你看到一株植物覆盖着昆虫残骸或者有明显的昆虫陷阱,它多半是一种食肉植物。那么这个世界上所有的异养植物都被发现了吗?答案是否定的,虽然食肉植物种类不多,但直到最近五年,研究人员发现了新的食肉植物种类和食肉行为。令人惊讶的是,这些新发现的食肉植物的猎物和捕食机制是如此隐秘,以至于乍一看,它们甚至不会想到被昆虫遗骸覆盖的食肉植物。这也为研究人员打开了一扇新的大门,他们可以怀着极大的兴趣进入雨林和沙漠,或者在显微镜下仔细研究已发现植物的微小结构,希望发现新的食肉植物或者揭示已发现植物的食肉行为,制造一个大新闻。
Genlisea属于狸藻科的三个属之一,大约有20种分布在美洲、南非和马达加斯加的热带地区。旋毛虫生长在白色石英砂田,或残丘渗漏区。大多数物种是陆生的,至少出现在季节性潮湿的土壤贫瘠地区。旋毛虫是一种多年生草本植物,有基生叶,只有几厘米高。这种植物缺根,地上有狭长的线形或竹节状绿叶,地上有龙虾笼状无色变态叶,末端呈螺旋状扭曲。
螺旋狸藻的地上叶,跟普通植物并无两样,不像它的亲戚捕虫堇那样粘满昆虫,也不像狸藻那样演化出了吸入陷阱旋毛虫的地上叶和普通植物没什么区别。它们不像它们的亲戚旋花堇菜那样被昆虫覆盖,也没有进化出像旋花狸藻那样的吸入陷阱。
狸藻科的另外两个属,平狸藻属和狸藻属,是众所周知的食肉植物。达尔文曾推测,作为它们的亲戚,旋毛虫也应该是食肉的,但一个多世纪以来,人们一直无法证明它的食肉性质。旋毛虫看起来很清爽,叶子不粘,上面也从来没有发现过昆虫的残骸。它看起来一点也不像食肉植物,让人深深怀疑它是不是食肉的。
后来才发现,旋毛虫的捕虫器并不是其他肉食植物所用的地面上显眼的畸形叶,而是长在地下的畸形叶,是里面有干坤的那种。螺旋狸藻的白色地下假根叶柔韧细长,中部有扩大的囊状结构。叶片顶端呈V形,枝条两端呈螺旋状向外伸出,夹角为90~130度。如此不寻常的结构,说明它一定也有不寻常的功能。人们猜测这应该是它的捕虫器,但人们从未从中分离出任何昆虫遗骸,对它的捕虫器的原理也感到困惑。直到20世纪70年代,研究人员认为螺旋藻的根叶模拟了动物的肠道系统,通过不断从土壤中吸取水分来过滤原生动物,而根叶中间的囊泡则作为排泄场所,积累消化的食物残渣。
螺旋狸藻的捕虫装置示意图螺旋狸藻捕虫器示意图
直到1998年《自然》杂志上发表的一篇基于螺旋狸藻根叶的电镜解剖的报告,才最终揭示了它的捕虫原理。原来,旋毛虫的V型分叉表面布满小孔,原生动物和土壤无脊椎动物通过这些小孔进入根叶。内空腔里全是羽绒,让进入其中的动物只能顺着根部往上走,一条路到黑暗处,回不去了。动物被迫移动到中间囊泡,然后被腺体分泌的消化酶消化。
这是人们第一次发现捕食原生动物的植物。它的猎物体积之小,猎物结构之精巧隐秘,让人们意识到,在我们肉眼可以观察到的范围之外,可能有许多植物正在悄悄进行着食肉行为,而这是我们以前所忽略的。
2012年,一种新的食肉植物的发现再次引起了植物学的轰动。这次的主角是来自巴西的Filko(菲尔科西娅)。这个属原来属于玄参科,现在和玄参科的很多属一起被迁移到车前前。共有四家工厂,均产自巴西中部。本属成立于2000年。这种植物长得很奇怪,高度不超过30厘米。生长在白色砾石中,叶子很小(直径0.5 ~ 1.5毫米),位于砾石中。这种植物的出现让人很难相信它能独立供应营养,而且它的栖息地很差。在它生长的地方附近也能找到另一种食肉植物——螺旋螺旋藻,这让人怀疑它可能是食肉的。这种植物还具有食肉植物的一些特征,如缺乏菌根和非常退化的根系,腺地上叶和无叶花序梗。但最有趣的结构是它在砾石下的微小叶子。叶子上的腺体会产生粘性物质,将沙砾紧紧地附着在叶子表面。
菲尔科西亚属的植株和花的放大图菲尔科植物和花的放大。
2012年,通过观察其地下叶片的显微结构和线虫的同位素标记,最终确认了其食肉性质。它是一种食肉植物,用它的叶子粘住地下的线虫,并消化它们以获取能量。
至此,食肉植物家族又增加了一个新成员。研究人员开始将注意力转向长期被忽视的食肉行为,如螺旋藻和Filko西亚,它们捕食微小的有机体。我相信在未来,我们可以找到更多的食肉植物。目前,我正在潜在植物群中积极寻找可能的新的食肉植物。我研究的一些植物群体有不寻常的叶绿体基因缺失。该基因的缺失通常只发生在异养植物和水生植物中,但这些类群是非常常见的植物,这使得无法对它们叶绿体基因的缺失做出合理的解释。然而,人们观察到这些植物有粘性的腺毛,这使我们怀疑它们是食肉植物。但怀疑只是第一步。接下来,我需要做进一步的野外采样和观察,以及实验室测试,以确定它们是否是食肉植物。
作为一个新的食肉植物猎人,我们最需要的是敏锐和仔细的观察。首先,要观察植物是否生长在营养不良的地区,如沙地、沼泽、密林等。一种食肉植物往往伴随着其他食肉植物,这也为食肉植物猎人提供了重要的指示。然后要观察植物的结构特征,是否有明显的捕虫器,是否有分泌粘液的腺毛,植物上是否有大量的昆虫残留。但和上面提到的两种植物一样,即使没有明显的昆虫残留,植物也可能仍然靠捕食原生动物、线虫等微小生物而生存。所以接下来,我们会把植物带进实验室,进行细致的形态解剖和纤维观察,以期找到它们捕食微小生物的证据。
如果我们在上面的考察中发现了这种植物食肉性的积极证据,它可能仍然只是一种杀死动物但依靠微生物消化的原生嗜食植物。为了证明它是食肉的,我们还需要依靠食物化学来检测它是否分泌消化酶。为了证明它确实从食肉行为中获得了大量营养,我们还需要用同位素标记它的猎物,并追踪同位素从猎物到植物的转移。
雄心勃勃的食肉植物猎人,新的食肉植物可能在你的后院!
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