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儿童节科普特辑丨植物大战的策略之张机设

来源:植物园 时间:2022/12/31
                            

世界之大,无奇不有!自然界中总是充满着稀奇古怪、让人大跌眼镜的“逆袭”事件。

在这些事件中,不乏让“倚强凌弱、弱肉强食”的现象逆转或逆天改变的时候,就像动物应该吃植物这样“天经地义”的现象,也可以被大自然逆转,使得武装到牙齿的动物被植物轻松吃掉!

弱肉强食似乎是物竞天择大自然的“天道”

更关键的是,在这逆天改地的过程中,那些貌似柔弱、不能运动和不能轻易躲避灾难的可怜植物,竟演化出了不同的大战策略和计谋,往往一招制胜、干掉对手,将一部“孙子兵法”运用得是滚瓜烂熟!

在植物大战的策略第一集中,我们已经欣赏了某些种类的植物运用“请君入瓮”的计谋,来诱捕和吃掉小动物的风采,接下来我们再来领略另一些种类植物的谋略,它们在悄无声息中张机设阱、捕捉动物,大获成功。

张机设阱是什么意思呢?“成语大全”告诉我们:张是指设网捕捉,机是指机关,阱则是陷阱,意思就是设制机关、布置陷阱来捕捉敌人。

人类在古战场中使用的“翻板陷阱”

一提起设制陷阱捕捉动物,却让我想起了小时候的一段难忘经历,在我们聆听植物张机设阱的故事之前,请跟随我一起,暂时搭乘时光的列车回到上个世纪。

在20世纪的50~60年代,我曾经历过一场“消灭四害打麻雀”的荒唐运动。当时认为,麻雀与人类争抢粮食,它们吃掉了很多地里的庄稼,造成了大量的粮食浪费,于是就采用了各种各样的手段,试图消灭麻雀。因此,设置各种各样的陷阱和捕鸟工具来抓麻雀,就变得非常流行。

其中有一种比较高级的陷阱,就是像两片树叶一样的铁夹子,夹子中间有一个机关,在机关上放一点食物当诱饵,麻雀飞过来吃食物的时候,就一下被夹住了,再也插翅难逃。利用类似的原理,还制成了抓捕老鼠、黄鼠狼,甚至用于抓捕更大的猎物,如豺狼和大黑熊的捕兽夹。

人类设计的不同捕兽夹

当时还是小孩的我,觉得大人们太聪明了,能够设计和制作这样精巧的夹子来捕捉动物,真是张机设阱的天才。

直到有一天,我从读书中了解到有一种小小的食虫植物,名叫捕蝇草,也会利用同样原理和长成相似形状的机关,来设置陷阱,捕捉一不小心踏进它们“雷池”的小动物,而且这种陷阱抓捕猎物的准确度非常高,外形设计更是精妙绝伦。

捕蝇草自己设计自己制作的捕虫夹美观复杂多啦

现在,捕蝇草这种食虫植物,已经为大家所熟悉,有许多人还专门到苗圃或花店去购买了捕蝇草,作为观赏植物养在家里。

但是,我们也许还不太了解,像捕蝇草这样一类植物,已经在地球上生存了至少好几百万年,甚至几千万年,而且在那时,它们就已经拥有了精妙的捕虫装置。相比较之下,捕蝇草简直可以当人类“爷爷的爷爷的太爷爷”,因为人类(智人)在地球上的出现也只有几十万年的历史。在千万年以前,捕蝇草就已经设计并制成了这样精巧的捕猎陷阱——捕虫器。大自然真是巧夺天工,将我曾经非常崇拜的、张机设阱的天才大人们,远远比了下去。

我们来研究一下捕蝇草的捕虫器,再看一下人类设计和制造的捕猎夹,显然人类制作的捕猎夹,比起捕蝇草生成的捕虫器,那是粗糙和难看多了,有点小巫见大巫的感觉。

人类设计和制作的捕猎夹,

无法与捕蝇草“自制”的捕虫器相媲美

那么,我们就一起来了解一下张机设阱的这一类食虫植物,究竟具有什么样的捕猎智慧。

我们刚刚谈到的“张机设阱”捕蝇草,属于茅膏菜科、捕蝇草属的植物,它的分类学名为:DionaeamuscipulaJ.EllisexL.(拉丁文)。捕蝇草的原始产地是北美洲,主要生长在偏酸性的、半稀树草原中的沼泽和湿地周围,常常与我们上一集中讲到的“请君入瓮”和下一集将要讲的“死缠烂打”类型的其他食虫植物共同生长在一起。

捕蝇草的植株虽然不能自由动弹,但却形成了一个个可以随时开合、张闭,像夹子一样的捕虫器,比人类设计制作的捕兽夹,可是要精细多了,捕蝇草就是用它们来抓捕猎物,采食动物的蛋白质。

在长期缺乏氮素的环境中求生存,捕蝇草硬是让自己身上的叶片产生变异,演化和发展形成了像夹子一样的夹状捕虫器,并设下了一张张天网与一个个陷阱,专门等待猎物来献祭。

一旦猎物触碰到了机关,犬牙交错的捕虫器就会猛然关闭,将猎物死死关闭在牢笼般的捕虫器之中,让它们在劫难逃,成了捕蝇草“夹”中之餐。

一“夹”制胜的实战案例

捕蝇草的捕虫策略也是别具一格,每一个像夹子般的捕虫器都是由叶片异化而形成,这种特殊叶片,沿着中脉均分成了两片,在这两片夹子一般的叶片边缘,长出了犬牙交错的装置,在夹子内侧表面上,还竖立着一根根触觉敏感的刚毛,这些刚毛就是捕蝇草的抓捕机关。

叶片异化成犬牙交错的装置

竖立着一根根触觉敏感的夺命刚毛(箭头所示)

一旦猎物在夹子形状的叶片上游走,并同时触碰到几根关键的刚毛时,就会激发刚毛基部细胞的“胁迫门控通道”突然打开,从而产生一个“动作电位”并传导至捕虫器的中脉,使得中脉细胞失水、塌陷和变形,这一连串动作导致两片生长着“犬牙”的夹叶,在瞬息之间迅速关闭,将猎物封闭在两片犬齿交错夹叶的捕虫器中,猎物越是挣扎,捕虫器越是不断夹紧,使得猎物被牢牢困住而插翅难逃。

猎物在不断挣扎的过程中,又会继续触碰到捕虫器中分泌消化液的机关,让捕虫器会立即分泌出消化液,经过1~2周的消化吸收,猎物就会被逐渐分解、消化、吸收,最后变成了一堆躯壳。而扑蝇草则会慢慢享受自己的美餐,并吸取其中的蛋白质养分和其他滋补。

一只被捕虫器锁住的苍蝇

即使是体形较大的黄蜂也被牢牢锁住

捕蝇草的“张机设陷”捕虫策略,确实有些令“虫”胆寒。可以想象,在充满捕蝇草重重陷阱、危机四伏的环境中,体型较小的动物,如像蜘蛛、昆虫、软体动物和小青蛙,还能独善其中吗?

就连两栖动物青蛙也难逃厄运

这就是植物大战的策略之二——张机设阱。你会不会觉得植物的“逆袭”行为,常常让你大跌眼镜?其实,生命世界有着无穷的奥秘,只要你们充满好奇心、努力学习、勇于探索、坚持不懈、不断观察、研究和开动创新思维,你们就会发现和欣赏生命世界中的无限奥义。

待疫情完全过去后,欢迎你来上海植物园的展览温室参观,届时,你能看到以下几种捕蝇草:

杯夹捕蝇草

Dionaeamuscipula‘CuppedTrap’

大力捕蝇草

Dionaeamuscipula‘BigVigorous’

食人鱼捕蝇草

Dionaeamuscipula‘RedPiranha’

除了捕蝇草和里的“主角”猪笼草之外,还有哪些植物可以与动物展开一场势均力敌的“输死搏斗”呢?敬请

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