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另类植物的幸福生活

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在我们的印象中,植物似乎是自然界永远的弱者,活着时是各类动物的食物,连尸体都会被蚯蚓、真菌等生物吃干抹净,死无全尸。但你知道吗?植物界也有一些“另类”,它们与被捕食的同类完全不同,过上了另一种幸福生活。

植物中的肉食者

大部分的植物都是天生地养的,利用太阳能,吸收空气中的二氧化碳,转化成有机物,再从土壤中吸取水分和无机盐,这样就能满足自身的生存需求了。可是有些植物出生时就选错了地方,它们生活在沼泽、湿地等处,在这里生活是不缺水了,却得不到足够的氮素类无机盐。无奈之下,它们打开了“被封印”的肉食基因,成为了食肉植物,通过捕食昆虫补充缺乏的氮素。

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植物学家迄今已经发现了10个科,约630种食肉植物,它们有着不同的捕食策略。我们最熟悉的猪笼草使用的捕虫装置是漏斗状的叶子。猪笼草的捕虫笼悬吊在叶梗末端,上面有半开的盖子,能防止雨水进入。捕虫笼附近生有蜜腺,能分泌蜜汁,发出芳香的气味,引诱着各种路过的小虫子。当昆虫受到吸引而靠近袋口吸食花蜜时,很容易就会顺着光滑内卷的边缘跌进“陷阱”,淹死在袋中的液体里,变成猪笼草的美餐。土瓶草、瓶子草等也用着相似的捕虫笼。

另一种食肉植物——茅膏菜使用的是“捕蝇粘”。茅膏菜长着许多针状叶片,每根叶片上都附着着许多颗晶莹的“露珠”,靠着鲜亮的色彩和甜美的花蜜吸引着昆虫。当昆虫降落在叶片上,晶莹的“露珠”即腺体分泌的强力黏液就会粘住昆虫,然后每一根叶子都开始向昆虫弯曲,把它团团包住,接着茅膏菜便开始分泌消化液分解昆虫的软组织。几天后,它们的“嘴巴”会再次张开,把昆虫的残骸抛入风中。彩虹草、粘虫草等都拥有同款“捕蝇粘”。

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狸藻的捕食策略应该算是最“智能”的了。生活在水里的狸藻也有一个小小的“捕虫囊”,不过这个“袋子”平时隐藏得很好,看上去就像一片普通的叶子。狸藻的“捕虫囊”旁边长着四根纤毛,还有一些能分泌出甜液的小管子。当小虫子被吸引到“捕虫囊”附近时,一旦触碰到纤毛,“捕虫囊”就会向里面开口,同时原本半瘪的捕虫囊会迅速鼓起,形成一股强大的吸力,将囊口的水流连同猎物一起吸入囊中,并迅速关上“盖子”,而整个过程只需约百分之一秒。

虽然不同的食肉植物用着不同的策略,但其实它们的基因变化是非常相似的。德国维尔茨堡大学的生物学家约尔格·舒尔茨及其团队对三种食肉植物——捕蝇草、貉藻和茅膏菜进行了基因测序,发现它们都经历了至少三次相似的基因突变,让它们获得了食肉的能力。第一次基因突变发生在约7000万年前,使得叶子开始进化成“捕虫装置”;第二次的基因突变让食肉植物失去了根的部分功能,它们不再需要从土壤中获取无机盐;第三次基因突变很重要,食肉植物从此获得了消化和吸收猎物养分所需的酶。正是有了这样的基因突变,我们今天才看到了这些奇特的食肉植物。

植物中的“寄生虫”

同样是选择了错误的生存之地,不同的植物有不同的选择,有的选择了自力更生,捕食昆虫,有的却选了不那么“光彩”的方式,偷取或骗取别人的劳动成果。

有些植物由于缺少足够的叶绿体,根系或叶片器官退化而无法进行光合作用,为了生存,它们必须依附他人,我们把这些植物叫做寄生植物。寄生植物并不少,目前已发现约4500种寄生植物,约占开花植物总数的1%。其中,最“无耻”也是最成功的寄生植物当属大王花,它靠着“偷盗”开成了世界上最大的花。

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大王花完全舍弃了根茎叶,人们只能看到一朵巨大的花。据记载,植物学家曾在印度尼西亚的热带丛林中发现了一朵直径达90多厘米、重达7千克左右的大王花,而这朵大花长到这么大,正是靠着吸器。当大王花的种子在寄主植物的茎上萌发时,与寄主接触部位的细胞会出现一系列的变化:快速分裂、数量增加、细胞质增多、体积变大,最终发育成了一个新器官——吸器。

吸器通过机械压力和酶解过程穿透寄主的表皮细胞深入皮质层,并直接与寄主运送水分及无机盐的导管和运输有机物的筛管相接。这条多余的“管道”将寄主的营养物质转运到大王花的体内,供自己的花朵萌发所需。在数个吸器的支持下,从寄主身上生出的大王花花蕾最终将绽开五六枚肥厚的、有白色斑点的红色花瓣,并开始传宗接代,继续“罪恶”的生涯。

不过,靠“偷盗”维生也是很艰难的。从种子萌发到长出芽苞,一般至少需要4年时间,从芽苞到开花,也需要几个月时间。在这期间,大王花很大几率会遭受昆虫的啃食或被人为破坏,再加上它们本身就很容易夭折,也没有什么自我防御措施,所以能历经多年撑到开花的大王花,寥寥无几。

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除了生来只为寄生的大王花外,还有一些寄生植物是“半道出家”的,比如菟丝子。菟丝子的种子落到地面后,在合适的情况下独立萌发,完全依靠胚乳中的营养生长出纤细的茎。这些茎将日夜不停地四处搜寻合适的寄主植物。它需要在五至十天之内找到寄主,缠绕在寄主身上,长出特异化的肉刺来戳入寄主身体,吸取养分,才能继续生存。之后菟丝子的根就会慢慢退化,成为一株只靠“偷取”养分生存的植物。

另外一些“狡猾”的植物则靠“骗取”真菌的养分生存,比如我们熟悉的中药——天麻。天麻属于兰科,兰科植物的根一般都比较短粗,没有根毛,从土壤吸收无机物的能力很弱,所以它们常常与真菌共生,真菌为其提供无机营养,其也为真菌提供有机物。但是天麻不一样,它无根也无叶,不仅不能进行光合作用制造营养,最后还要“反噬”共生的真菌。

天麻在萌芽时需要依靠一种叫紫萁小菇的真菌。在紫萁小菇的帮助下,天麻才能顺利的萌发。在萌发之后,会有一种叫做蜜环菌的真菌来与天麻共生。蜜环菌找到天麻时,它的菌丝会入侵天麻块茎,以开始互惠互利的共生生活,但此时天麻就开始“翻脸不认人”了。天麻体内含有一种抗真菌蛋白,这种蛋白能聚集在块茎的表皮细胞中,对蜜环菌的侵染产生强烈的抑制作用。

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你以为天麻是在拒绝与蜜环菌共生,准备自力更生吗?并不是,当菌丝进一步向块茎侵入时,天麻块茎细胞还会分泌一种溶菌酶,将蜜环菌的菌丝体溶解,使菌丝中的大量营养成分释放出来,供天麻生长需要。也就是说,天麻完全不想与蜜环菌互惠互利,只是想将蜜环菌“吃干抹净”!不过,天麻的“背叛”生活也是有风险的,一旦环境中的湿度过高,蜜环菌就会大量生长,而天麻没办法给蜜环菌提供养分,也来不及完全消化它,最后被反噬的就是天麻了。

除了天麻,还有一些植物靠“欺骗”真菌生存,比如“弱不禁风”又“面色惨白”的水晶兰、长得低矮而“丑陋”的霉草、数量稀少到绝无仅有的中华白玉簪等。这些依靠真菌生存的植物均有娇小柔弱和数量稀少的特点,这与它们很难找到“愿意”被骗的真菌,且真菌能提供的养分有限有关。

看来,植物也不都是甘于自力更生又无私奉献的“孺子牛”啊,有些植物过着别样的精彩生活。

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