食肉植物為什麼食肉?

2020-10-21 遮布科學

「觸手粗如青蛇,食人猛如水蟒」,維多利亞時代虛構的馬達加斯加島食人樹,讓人毛骨悚然。

任何虛構的產物,都存在現實的影子,十九世紀,維多利亞時代的自然探索家,在婆羅洲京那巴魯山發現一種類似罐子的植物,其中一「罐子」內部還存有被消化一半的老鼠屍體,證實了「食肉植物」的存在。

此項發現引起極大轟動,也點燃了當時偉大的生物學家查爾斯·達爾文的興趣。經過實驗,達爾文證實了植物豔麗素雅的背後存在著殺戮和傷害(1875年達爾文出版了《食蟲植物》一書)。

食肉植物發現以來,植物學家始終在全世界最偏遠、最原始的地界尋找著它們的蹤跡,截止目前,已知的食肉植物分布10科21屬,共計七百餘種。

食肉植物又稱食蟲植物幾乎遍布全球,主要分布在熱帶和亞熱帶地區,它們能夠誘捕昆蟲或體型較小的動物,並且能分泌相應的消化酶將獵物消化吸收。

典型的如生活在加州海岸平原的捕蠅草,隸屬茅膏菜科,是肉食植物大科,包含囊泡貉藻、葉茅膏菜等,此外瓶子草、豬籠草、兔狸藻都屬於食肉植物。常見的食肉植物,根據捕捉形式(捕捉器)不同,可以分為籠狀或瓶狀捕捉器、粘液捕捉器、夾狀捕捉器。

籠狀或瓶狀捕捉器代表植物豬籠草,捕捉器含有消化酶或細菌消化液,依靠口部蜜腺吸引動物,蠟質內壁防止逃脫,底部消化腺分泌消化液消化食物。

粘液捕捉器代表植物茅膏菜,捕捉器長滿腺毛,散發吸引昆蟲的氣味,分泌有黏性的消化酶,昆蟲被粘住後,會收縮腺毛,包裹獵物後消化後吸收。

夾狀捕捉器代表植物捕蠅草,原理也較為簡單,捕捉器散發氣味,昆蟲進入捕捉器,觸發閉合運動獵物被困住,獵物死亡後消化吸收。閉合運動的觸發普遍認為,與外來刺激引起的動作電位和細胞膜ATP酶/H+泵有關,具體機制解釋種類較多。

科學家尋找沉寂在原始森林中食肉植物時,食肉植物的化石也相繼被發現。眾所周知,植物特有的組成,讓它很難被保存為化石,迄今為止發現最早的食肉植物化石為我國科學家發現的早白堊世長頸古瓶子草

2015年,波羅海的琥珀中發現的捕蠅幌科食肉植物的葉片,據研究者推測,可能起源於9000萬年的岡瓦納古陸,如若被證實,迄今發現最早的食肉植物當屬此植物,生物地理歷史也需要重新評估。

植物食肉的外在因素

回歸正題,植物作為自養生物,他們吸收陽光、貪食土壤礦物質,獲取自己生存所需養分。而科學家研究發現,食肉植物多數生長在高山溼地或沼澤,多為土地貧瘠地區。

在缺少賴以生存的營養成分和殘酷的生存環境中,吸引、捕捉周圍的昆蟲和微小動物成為食肉植物獲取必要養分的重要途徑。以氮為例,作為合成植物遺傳物質不可或缺的元素,如果土壤中缺乏氮元素會導致植物死亡,改變約定俗成的根部營養吸收方式,目標對準動物成為不錯的選擇。

環境導致生物進化,是食肉植物由來最好的解釋,在科學家遠赴原始森林找尋食肉植物時,英國基尤皇家植物園的研究人員發現,番茄、土豆、觀賞性菸葉等常見植物也屬於食肉植物。

研究人員發現番茄等植物,可利用莖稈上絨毛捕捉小型昆蟲,等蟲子死亡掉落土壤中,再吸收所需礦物質,與南非食肉植物捕蟲樹相似,研究人員表示此研究佐證了所有開花植物在遠古時代都具有食肉功能,只是大多植物生長環境優異,不需要通過「捕食」獲取營養,隨著進化大部分植物食肉功能被淘汰了。

植物食肉的內在因素

2020年5月14日,Current Biology上發表一篇關於植物食肉習俗來源的報導。

研究人員對太陽草、水車草和金星捕蠅草進行基因測序,並與另外9種植物基因序列進行對比,包含豬籠草、番木瓜等。發現植物食肉習俗來源於6000萬年前同一祖先的基因複製,這種複製導致食肉植物葉片能表達來自根系的基因,讓葉片具有營養吸收能力,且發現食肉植物已進行了6次進化。

此研究在合理解釋植物為何能食肉外,還發現大多數植物都具有食肉基因。

迄今為止,人類發現的食肉植物多數為小型植物,但維多利亞時代記載的食人樹是否真的存在,我們不得不畫上問號,畢竟人類未曾踏足世界的每個角落。

你認為食人樹是否真的存在呢?

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    在我們的日常生活中,我們會看到各種各樣的植物,它們不僅美化了我們的環境,而且也給我們帶來了充足的氧氣。不同的植物都有不同的功能,有些植物具有觀賞價值,有的有實用價值,有的也有醫用價值,各種各樣的植物我們都見過了許多,當然,我們也發現有些植物竟然是食肉的。按照常理來說植物都是靠進行光合作用,並且吸收土壤中的水分,以此來維持生長,可是為什麼會有的植物會使食肉呢?
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  • 縱觀人類的食譜,為什麼都是食草動物,很少食肉動物?
    但是回想一下,我們吃的肉類,幾乎都是食草動物,很少有食肉動物出現在我們餐桌上,那這是為什麼呢?咱們一起聊聊這個有意思的話題。在所有生物誕生的時候,都是為了活下去,在不斷的變化,人類也一樣。是雜食性動物,本著有啥吃啥的原則,活的不算很艱難。
  • 為什麼有些食肉動物很少會吃食肉動物的肉,即便是殺死對方?
    為什麼有些食肉動物很少會吃食肉動物的肉,即便是殺死對方?是的,相當多的人知道,雖然其他食肉動物可能不是更強大食肉動物的主要獵物,但較弱的食肉動物是可能被機會主義者吃掉的。其他食肉動物的屍體也經常被「清道夫」們清理掉。
  • 熊貓從食肉進化進食植物了,有些動物卻似乎相反
    目前也有少數動物具備這樣的趨勢,有科學家研究發現河馬這種食草為主的動物有固定的食肉習性,若它們熬過第六次生物大滅絕,沒準也能進化為純食肉的動物。進化是適時、適應環境的變化,對生物而言食草或者食肉都是能量的來源方式。
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    然而最大的食肉恐龍棘龍,體重可達到26噸,要比地震龍體重少很多。今天地球陸地上生活著最大的生物是大象,體重最重可達8噸。然而今天地球上最大的食肉動物是北極熊,體重約為400公斤-800公斤,遠遠不如大象的體重。那麼問題來了,為什麼在陸地上,食肉動物的體型會比食草動物的體型更小一些呢?
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    為什麼說鯊魚和鱷魚也是食肉動物,因為它們都是以肉類為主食的,這是通俗概念。學術的歸學術,通俗的歸通俗,二者不要混為一談。棕熊在生物學裡歸為食肉動物,在一般看來它是雜食動物,兩種說法都是對的。那為什麼不把生物分類更細緻一些呢?