此报道最初由内部科学新闻服务发布。
肉食性植物在小学科学课堂和植物学实验室中都占据着特殊的地位,令人着迷。许多这类植物都具有明显的捕食外观(想想:捕蝇草)。但是,猪笼草虽然在捕获昆虫获取营养方面很成功,但乍一看却不太合理。一项新的研究旨在解释为什么这种植物的陷阱边缘并不总是光滑的,尽管从理论上讲,光滑的边缘会捕获更多不确定立足点的昆虫。
猪笼草的陷阱包含一个充满液体的深腔,内壁有一层光滑的涂层。边缘是吸引昆虫的诱饵:鲜艳的颜色或甜美的花蜜。但是边缘本身只有在潮湿时才会变得光滑。
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以原产于婆罗洲的莱佛士猪笼草为例,“潮湿”意味着暴雨过后或夜间湿度增加时。在干燥的日子里,莱佛士猪笼草可能一个昆虫都捕获不到。
但是,根据本月发表在英国皇家学会会刊B上的一项新研究,这种设计上的怪异之处可能是故意的。
主要作者,英国布里斯托大学的植物学家乌尔丽克·鲍尔解释说,大约三分之二的莱佛士猪笼草的食物是蚂蚁,对于蚂蚁来说,等待的时间越长,捕获的就越多。
她说:“这是一种自我强化的机制。你会看到一只侦察蚁回到蚁群,带回花蜜样本。然后你可能会看到四五只蚂蚁跟随这只侦察蚁。它们都留下化学踪迹。”
用不了多久,就会有 20 只或更多的蚂蚁回到猪笼草。在下午晚些时候,边缘会变得光滑,然后它们会走向灭亡。
鲍尔和她的同事在野外研究了莱佛士猪笼草的这种模式,方法是将植物连接到静脉滴注,使它们的边缘始终保持湿润,并计算植物捕获的昆虫数量和类型与对照植物的差异。湿润的陷阱捕获了更多的个体昆虫,但捕获的蚂蚁“批次”较少。鲍尔推测,批量捕获策略虽然不太可靠,但对于达到一定数量陷阱的猪笼草来说更有利——一些猪笼草植物可能有数百个捕虫笼。
然而,世界各地的猪笼草物种都有类似的湿润时光滑的边缘,包括澳大利亚或美国的猪笼草,它们“与亚洲猪笼草的关系就像你我与扁虫或海绵的关系一样”,鲍尔说。但即使是这些不相关的植物也具有可湿润的表面。“这种机制可能是一种比我们最初想象的更普遍的适应性。”
其他科学家正在等待更多数据。
“我喜欢静脉滴注通向捕虫笼的想法——这简直就是 1951 年电影《来自另一个世界的怪物》中的场景,”加利福尼亚州罗克林的塞拉学院的植物学家和天文学家巴里·赖斯在给《内部科学》的电子邮件中说。但是,他说,这篇论文表明,猪笼草可以大量捕获蚂蚁,而不是说这种植物已经进化到鼓励批量捕获。为了证明这一点,赖斯说,他必须看到一种具有在干燥时期促进干燥或增加花蜜产生的特征的植物。这将意味着猪笼草正在积极地增加陷阱不活动的时间以吸引更多的侦察蚁,而不是仅仅被动地等待一天中的干燥时期。
无论如何,不要为那些被欺骗去带领同伴走向死亡的蚂蚁感到太难过。鲍尔说,在通常需要进一步研究的情况下,蚂蚁和猪笼草可能处于更为互利的共生关系中,“是一种交换而不是剥削”,她说。即使损失 20 或 100 只蚂蚁,对于蚁群来说也算不了什么。“尤其是如果陷阱是一种很好的糖资源,[这有助于]蚁群更快地生长。”
猪笼草全年都产生捕虫笼,因此也产生花蜜,并且可以存活多年。这对需要碳水化合物的蚁群来说是“至关重要”的。总的来说,蚂蚁作为一个整体可能实际上会从这种安排中受益。
莱佛士猪笼草并未濒危,但由于偷猎、气候变化和栖息地丧失,许多猪笼草正在消失。
“在过去的三年里,我已经失去了两个主要的实地调查点,”鲍尔说;一个变成了一条高速公路,另一个现在是一个养鸡场。“栖息地正在迅速消失,尤其是在热带地区。”
然而,猪笼草和其他肉食性植物“对人们来说很有吸引力”,这在很大程度上归因于它们无数的适应性。在婆罗洲只有两座山脉上有一种猪笼草,已经进化成啮齿动物的厕所。还有一种利用蚂蚁作为其攻击小队来保护自己免受象鼻虫的侵害。还有一种有像跳板一样的盖子。当它关闭时,会将昆虫弹射到下面的浑浊深处。“有很多令人惊叹的策略和专业化,”鲍尔说。“我们才刚刚开始了解这些东西是如何运作的。”