食肉植物奇特習性：與蝙蝠共生發動化學戰

spetoct

據國外媒體報道，自然界中，食肉動物很常見，其生活習性也往往為人們所熟知，而對於食肉植物，人們往往了解甚少。豬籠草就是人們已知的少數幾類食肉植物中最著名的代表。不過科學家最新研究成果表明，除了豬籠草外，自然界的食肉植物種類其實很多，而且有的食肉植物不僅僅會捕食昆蟲及小動物，還能夠與山地樹鼩、蝙蝠等動物建立起奇特的共生關係，有的甚至擁有強大化學武器，還會發動化學戰。

) S! A7 C2 j  \' A# O( l3 u2 ?$ P

　　捕食功能

　　豬籠草的籠子看起來很普通，但它其實是一個致命的陷阱。豬籠草利用味道香甜的花蜜作為誘餌來吸引昆蟲。當有昆蟲來采集花蜜時，就很容易滑進豬籠草的捕蟲籠中。豬籠草的捕蟲籠就好比是植物的胃，其中充滿了消化液，可以同時消化數百只昆蟲。大多數豬籠草是捕食昆蟲的，還有些豬籠草有更為獨特的口味。

. C$ \" B! }: ^& ~

馬來王豬籠草。

　　達爾文曾經將植物喜愛捕食動物的習性稱為“食肉綜合症”，這一習性也是經過無數次進化而形成的，所有進化的原因也基本相同。在缺氮的土壤中生長的植物最終可能會因為養分不足而死亡。氮是植物生產蛋白質和DNA的關鍵成分，因此植物為了生存，不得不改變口味，尋找氮含量豐富的肉類作為食物。

　　近期的研究成果顯示，自然界其實還有很多種大型食肉植物。有些大型食肉植物，莖幹可達6米長，花朵可達1米高，捕蟲籠深度達40厘米，其中可以裝多達2升的肉類消化液。有些食肉植物是以昆蟲為食，而還有些會與其它動物配合捕食，比如它們為捕食的動物提供經停的場所。有些還會利用細菌的力量消化所吞食的肉類。

+ z. J& w' O( m- e; v- E

　　大多數食肉植物吞食昆蟲。經過長期的進化，它們的捕蟲籠已分為三個特定的功能區，不同的區域分別完成特定的任務，從而確保對昆蟲的消化。捕蟲籠的頂端是籠蓋，這個籠蓋可以用來遮雨，防止雨水將籠中的消化液稀釋掉。捕蟲籠光滑的邊緣就是所謂的口緣。豬籠草研究專家、美國亞利桑那大學博士後研究人員唐雅-倫納介紹說，捕蟲籠內壁的微觀結構可以讓昆蟲無法通過內壁爬上來。

6 o; J! P+ N. O( s% I+ w4 x8 R

　　捕蟲籠的口緣非常光滑，昆蟲極易滑入籠中，而捕蟲籠的內部也極其光滑。唐雅解釋說，“昆蟲就好像在溜冰。它們根本找不到任何附著力來支撐它們的爬行。”一旦滑入籠中，即便飛行類昆蟲也很難逃離。即使有的昆蟲沒有立即被消化液淹死，粘稠的糖水和消化液也會讓昆蟲的翅膀無法展開飛行。

2 M: ^8 ?) R) K" ~, j: ^; W. P
9 L+ J- z% d: }$ q- |

　　共生關係

　　勞氏豬籠草是一種熱帶食肉植物。奇特的是，有的勞氏豬籠草似乎並不太喜歡捕食昆蟲，它們的籠子中往往積滿了另一種稍大的捕食者--山地樹鼩的糞便。2009年，加拿大皇家大學科學家喬納森-莫蘭曾經帶領一支科考隊前往馬來西亞山地樹鼩的棲息地霧林中開展考察，以期發現山地樹鼩與豬籠草之間是否已進化出互利共生關係。

勞氏豬籠草。

7 l$ c6 a" ^# V/ p1 N/ d
/ ?) B6 Y/ o) X/ \  c
3 c1 T- w# c7 H0 `& p3 `

　　勞氏豬籠草的籠子有兩種類型，一種是沿著地面生長的，一種是懸掛於空中的。山地樹鼩站立於豬籠草的籠子上，從邊緣舔食花蜜。喬納森科考隊研究人員通過遠程遙控攝像機監控發現，只有地面豬籠草會捕食昆蟲，而空中豬籠草經常會吸引山地樹鼩前往舔食花蜜。當山地樹鼩站在籠子上舔食花蜜時，還會將糞便排入籠中。山地樹鼩的糞便中含有豐富的氮，這正是食肉植物所急需的營養。

! g6 q- U' J0 k5 G6 V

　　為了檢測勞氏豬籠草是否能夠消化山地樹鼩糞便中的氮，科學家們對豬籠草葉子進行穩定同位素分析。經過分析和研究，科學家們得出結論認為，空中勞氏豬籠草會從山地樹鼩的糞便中汲取57%到100%的氮。這一研究成果發現了食肉植物與哺乳動物之間的首個共生關係，同時也吸引了眾多科學家對大型食肉植物的研究興趣。

　　馬來王豬籠草也是一種大型食肉植物，其大到可以吞下一只老鼠。2011年，由來自德國和馬來西亞的科學家組成的科考隊專門前往婆羅洲考察和研究這一大型食肉植物。與此前的研究一樣，科學家們也是通過錄像來監測究竟都有誰來訪問它，監測時間既有白天，也有夜間。科學家們發現，白天裏，山地樹鼩會來舔食花蜜，同時會將糞便直接排到籠中。當太陽落山後，巴魯大家鼠則會替代山地樹鼩，以同樣的方式來與豬籠草進行“氮交易”。這一發現表明，同樣的豬籠草可以與不同的哺乳動物建立起共生關係，只不過區分白天和黑夜。

　　在為期兩個月的科考研究中，科學家們只發現一只哺乳動物真正掉進了豬籠草的籠中。科學家認為，豬籠草可能並不是想殺死這只可憐的老鼠，盡管結果是一樣的。其它所有觀測到的小動物，都只是用糞便來換取花蜜，而非性命。

- m0 W$ h7 G7 \3 @0 @

　　蝙蝠旅館

　　有些科學家還發現，有蝙蝠還會將熱帶豬籠草當作自己棲息的巢穴。在山地樹鼩與豬籠草的共生關係研究成果發表之前，科學家們還曾經認為蝙蝠可能只是偶爾把豬籠草的捕蟲籠當作是自己的免費汽車旅館。不過，豬籠草研究專家卡羅琳-舒內爾和邁克爾-舒內爾經過深入研究發現，蝙蝠是“豬籠草旅館”忠實的、付費的真正消費者。卡羅琳和邁克爾在婆羅洲的低地森林中發現了一種被稱為“赫姆斯利豬籠草”的食肉植物。研究發現，這種豬籠草不僅僅可以為哈氏長毛蝙蝠提供住所，而且還懂得如何去引誘哈氏長毛蝙蝠前來入住。

3 ^; r) z- D$ ^; h+ o( n- V8 F

赫姆斯利豬籠草。

$ b6 i! x" \& G8 x
$ @3 C' K' ?, \) l' r

　　赫姆斯利豬籠草的捕蟲本領比其近親勞氏豬籠草要差很多，但其長度卻是勞氏豬籠草長度的5倍以上。這種加長型籠子適宜瘦長的蝙蝠居住，而且住起來很舒服。既然發現了這種豬籠草，邁克爾就很容易發現前往居住的蝙蝠。在短短的六個星期時間內，研究人員共發現了32只不同的哈氏長毛蝙蝠前往居住。不過，他們也只發現了哈氏長毛蝙蝠這一種棲息於豬籠草中的蝙蝠。卡羅琳和邁克爾在其中17只蝙蝠身上安裝了跟蹤定位器，以精確測量這些蝙蝠在白天究竟棲息了多少豬籠草。測量結果令科學家們很驚訝，哈氏長毛蝙蝠竟然只利用赫姆斯利豬籠草作為自己白天休息時候的居所。雖然在那片森林中有許多空間可以作為蝙蝠的棲息場所，如卷起的樹葉、樹洞等，但是對於哈氏長毛蝙蝠來說，赫姆斯利豬籠草是它們最舒適的家。當然，哈氏長毛蝙蝠也會投桃報李。卡羅琳介紹說，“穩定同位素分析顯示，赫姆斯利豬籠草也會從哈氏長毛蝙蝠那裏獲利。哈氏長毛蝙蝠的糞便排在籠中，糞便中有三分之一的氮會被豬籠草吸收。”卡羅琳和邁克爾的研究成果發表於《生物學快報》上。

　　這種共生關係是非常罕見的。當植物與動物合作共生時，植物通常提供食物，以換取動物的服務。比如，植物可能提供有營養的花蜜或果實，動物前來覓食後離開時也會幫助植物傳播花粉。對於豬籠草來說，與動物的共生關係中，角色恰恰反過來了。植物吸收營養物質氮，而動物接受植物提供的服務，如蝙蝠可以獲得居住的場所，用來擋風遮雨，用來躲避捕食者的攻擊。

( P' Q5 ~7 p6 Q$ f: B" F. z

　　卡羅琳和邁克爾研究團隊對這種奇特的共生關係進行了更為深入的研究，他們啟動了持續時間更長的第二輪監測實驗項目，在婆羅洲更大範圍的森林中實施考察，以期找到蝙蝠只喜歡赫姆斯利豬籠草的原因。研究團隊又發現，赫姆斯利豬籠草可以為蝙蝠創造更好的小氣候，更穩定的住所，更高的濕度。卡羅琳解釋說，“蝙蝠擁有巨大的翼膜。正是通過這種翼膜，蝙蝠失去了大量體內水份。豬籠草內較高的濕度可以緩解蝙蝠的脫水問題。”此外，一些患病的蝙蝠可能會受到外寄生蟲的侵害。在赫姆斯利豬籠草的保護下，蝙蝠可以遠離寄生蟲。此外，赫姆斯利豬籠草的籠子內表面異常光滑，寄生蟲很難在其內壁上產卵。卡羅琳和邁克爾研究團隊第二階段研究成果發表於《生態學》雜誌之上。

7 [* [4 l0 ], h2 z- O6 U

　　化學武器

　　為了消化掉捕獲的昆蟲，食肉植物也在不斷學習中進化成為天才化學家。它們會分泌出各種酶來消化獵物。唐雅解釋說，“昆蟲就好比是小坦克。”昆蟲類似裝甲鋼板的外骨骼由較為堅硬的幾丁質構成。幾丁質擁有複雜的結構，可以抵抗大多數普通的酶。當豬籠草感覺到籠中有昆蟲時，首先會生產一種被稱為“幾丁質酶”的物質。只有這種酶才可以化解昆蟲的幾丁質外殼。一旦將昆蟲的外殼消化，豬籠草接著釋放第二波酶。這些酶主要分為三類：蛋白酶用來分解蛋白質；脂肪酶用來分解脂肪；酯酶用來處理其它的化合物。

% A  Y7 Z0 F( e- c' O8 [* {

　　這種植物酶極為有效。這一發現令科學家迷惑不解，豬籠草究竟是如何獲得如此先進的武器。唐雅介紹說，“這些酶看起來與其它植物用來防衛的酶很相似。非食肉植物常用它們防禦和保護自己。”比如，植物常常需要抗禦致病性真菌，如黴菌，而真菌通常擁有強健的細胞壁，其中的關鍵成分就是幾丁質。真菌和昆蟲都是采用幾丁質作為它們外殼的成分，就是為了抗禦化學武器。唐雅等科學家研究發現，豬籠草的祖先采用的一種防禦性蛋白質，既然可以殺死真菌，就可能消化掉昆蟲的外骨骼。科學家們的研究成果發表於《分子生物學與進化》期刊之上。

5 ], J' A  E( S4 _5 f

　　還有的研究發現，一些豬籠草會利用微生物為它們生產酶。美國哈佛大學博士生利奧諾拉-比特爾斯頓將婆羅洲的豬籠草與生長於美國馬薩諸塞州哈佛森林中的食肉植物瓶子草進行了對比研究。每一種食肉植物在其生命最初時，其內部都是沒有微生物的。當籠子打開時，細菌、真菌等都會落入捕蟲籠中的消化液中，並且在這種危險的液體中生存下來。與生活於人體內髒中微生物相似的是，有些微生物是可以幫助宿主從食物中吸收額外的營養。

瓶子草。

1 R1 F# f9 U9 }& K. x9 K$ L7 ]5 D, [

       研究發現，生長於哈佛森林中的瓶子草可能特別依賴共生的微生物幫助它們消化獵物。也就是說，在消化肉類食物方面，它們自己的功勞遠遠沒有內部細菌的功勞大。利奧諾拉表示，“目前尚沒有證據證明瓶子草能夠生產自己的幾丁質酶。”然而，細菌卻可以生產幾丁質酶。因此，利奧諾拉的研究成果表明，微生物對瓶子草的健康起了很大的作用。

　　盡管熱帶食肉植物的生長環境已被嚴重破壞，但科學家在婆羅洲和菲律賓等地仍然不斷發現新的食肉植物物種。卡羅琳認為，“尤其是在山區，可能還有許多未發現的食肉植物物種。它們究竟有何特點，目前沒人知道。”

jos921

精彩的佳作！謝謝版主分享！