食肉植物捕捉活体猎物的奇特策略长期以来一直吸引着公众的想象力。但即使在这个奇异的群体中,食物捕捉机制已经独立进化多次,有些奇特之处仍然突出。例如,原产于东南亚的视觉上引人注目的猪笼草Nepenthes gracilis可以利用雨水的能量来伏击动物。一项新的研究发表在《生物学快报》上,展示了植物猪笼部分的结构(本身是变态叶)如何使这种不寻常的策略奏效。
“这是我们所知的唯一一个植物真正利用[外部能量]达到某种目的的案例,”研究合著者,英国布里斯托大学的进化生物学家和生物力学家乌尔里克·鲍尔说。但是这种雨水驱动的陷阱是如何运作的呢?
这个物种的猪笼有一个刚性的水平盖子,其暴露的底面分泌花蜜,引诱昆虫落在上面。当雨滴击中盖子的顶部时,盖子猛然向下弹起,并将任何毫无防备的访客弹入下方的消化液中。鲍尔和研究的主要作者安妮-克里斯汀·伦茨(也在布里斯托尔)使用高分辨率X射线扫描来分析盖子抬起、放下和处于中性位置时猪笼的横截面。他们的结果揭示了猪笼颈部的一个结构薄弱点,研究人员称之为扭力弹簧:当雨滴击中盖子时,薄弱点会弯曲并迫使盖子像跳水板一样向下弹起。薄弱点使猪笼的主体以特定的、一致的方式弯曲和弹回,因此盖子会重新抬起,而不会像典型的叶子在被雨水击中时那样混乱地振荡。研究人员还发现,一种密切相关的猪笼草Nepenthes rafflesiana缺乏这种机制。
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“这是一项非常好的研究,它比较了两个物种,并回到了它们之间的多样性,”宾夕法尼亚州立大学昆虫学家坦尼娅·雷纳说,她没有参与这项研究。尽管到目前为止,雨水陷阱技术似乎是N. gracilis独有的,但雷纳希望未来的工作将检查在食肉植物中看到的更广泛的多样性。“就我个人而言,”她说,“我会研究更多物种。”