食蟲植物記
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葉子是植物的營養器官

食蟲植物的定義

引誘昆蟲

捕捉昆蟲

消化昆蟲

吸收昆蟲

 

 

 

葉子是植物的營養器官


  植物藉由根部吸收水份及礦物質,由葉片吸收二氧化碳,再經由陽光所推動的光合作用將二氧化碳、水及礦物質轉化為碳水化合物及其他的有機物,植物因而得以成長。

  然而,處在貧瘠環境下的植物,勢必要發展出另一套方法來適應環境。許多貧瘠的土地,是富含水份的溼地;在這種環境下,土壤中的養分很難維持,因為溼地的水會很快地將養分帶走。不過,這些地方並非真的寸草不生,反而還是有許多雜草能夠生長。這些生存在貧瘠之地的雜草,其植株通常含有大量的纖維,顯得格外粗硬,然而葉肉則非常地少,以致於顯得乾扁。雜草以「節省」的方式來利用環境中稀少的養份,只生成少許的葉肉,但因為水與二氧化碳的來源不虞匱乏,因此可以用來生產大量的纖維來構成植株。

  但是,卻有些植物發展另一套模式來適應這樣的環境。有些植物以其葉子發展出特殊的構造,以致於其能捕捉昆蟲,從而獲得養份。因此,在同樣的生長環境下,食蟲植物能獲得更多養份,與乾扁的雜草比較起來,顯得肥厚多汁。

  表 1.列出一般植物與食蟲植物如何獲得各種養份。已知植物需要的元素共有16種,一般植物除了碳是由葉子吸收外,其餘的元素都是由根部吸收。相較之下,食蟲植物的根僅吸收水來獲得氫與氧,其餘的元素都由葉子捕蟲獲得。

 

 元素
元素來源【吸收部位】

一般植物
食蟲植物

 氫 H
水【根】
水【根】
 碳 C
空氣【葉】
空氣【葉】
 氧 O
水【根】
水【根】
 氮 N
土壤【根】
昆蟲【葉】
 鉀 K
土壤【根】
昆蟲【葉】
 鈣 Ca
土壤【根】
昆蟲【葉】
 鎂 Mg
土壤【根】
昆蟲【葉】
 磷 P
土壤【根】
昆蟲【葉】
 硫 S
土壤【根】
昆蟲【葉】
 氯 Cl
土壤【根】
昆蟲【葉】
 鐵 Fe
土壤【根】
昆蟲【葉】
 硼 B
土壤【根】
昆蟲【葉】
 錳 Mn
土壤【根】
昆蟲【葉】
 鋅 Zn
土壤【根】
昆蟲【葉】
 銅 Cu
土壤【根】
昆蟲【葉】
 鉬 Mo
土壤【根】
昆蟲【葉】

表 1.一般植物與食蟲植物的營養來源比較 已知植物所需的元素如上表所示,同時這些元素在植物體內的含量以遞減方式排列。值得注意的是構成植物組成的氧是由二氧化碳提供的;空氣中的氧只作為呼吸之用,並不會構成植物的組織 (例如:纖維素) 。食蟲植物雖然有許多養份是來自昆蟲,但事實上其根部多少都能自土壤中吸收元素,只是因為昆蟲所提供的量遠超過自土壤取得 (因為食蟲植物生活在貧瘠之地) ,特別是氮。故為了簡化,一律視為僅從昆蟲獲得。

食蟲植物的定義


  食蟲植物,泛指能夠捕食昆蟲的植物。在早期的英文中慣用「Insectivorous Plants」來表示吃昆蟲的植物,但是後來發現食蟲植物所吃的並非僅局限於昆蟲,而是其他的小型動物也都能吃,甚至螺旋狸藻專吃單細胞之原生動物 (例如:草履蟲),因此,後來改用「Carnivorous Plants」。「Carnivorous Plants」應該要翻譯作「肉食植物」,但因為「食蟲植物」這一詞用慣了,以致於在大多數場合還是以此來稱呼這類植物。

  地球上估計有上百萬種植物,然而只有六百多種植物被歸類為食蟲植物。究竟什麼樣的植物才能稱作食蟲植物呢?這決非僅由「食蟲」這兩個字就能簡單帶過。一個標準的食蟲植物,必須同時符合下列條件:

  ※ 引誘昆蟲

  ※ 捕捉昆蟲

  ※ 消化昆蟲

  ※ 吸收昆蟲

  事實上,許多植物也都有上述的能力,但是只有食蟲植物才同時具備這四種能力。表 2.列出上述四項條件在食蟲植物與一般植物的差異:

 

 食蟲的條件
比較

一般植物
食蟲植物

 引誘昆蟲
通常是由花來吸引昆蟲。
由其葉子發出特殊氣味來吸引昆蟲。
 捕捉昆蟲
某種植物的花具有捕蟲的能力,但那是作為授粉之用。
葉子特化成捕蟲器,能有效地捕捉昆蟲。
 消化昆蟲
不會分泌消化酵素。
葉子能分泌消化酵素來分解昆蟲。
 吸收昆蟲
可由根或葉子來吸收肥料或腐敗的昆蟲,但是葉子僅藉由擴散作用來吸收養份。
葉子能藉由主動運輸來吸收分解出來的養份。

表 2.食蟲植物與一般植物於食蟲特性上的差異 許多植物都具有上述的能力,但卻是由植物的不同部位完成的。一般植物雖然具有部分的食蟲植物的特徵,但並非是為了吃昆蟲;即使能夠吸收昆蟲的養份,也還是被動地吸收已死去、腐化的昆蟲,遠不如食蟲植物那般主動來捕食昆蟲。食蟲植物為了吃蟲,使得葉子演化出各種捕蟲器,其捕食昆蟲的慾望,決非一般植物所能相比的。

  然而,有些已經被歸類為食蟲植物的植物,並不完全具備這四項條件。有些食蟲植物,像是太陽瓶子草、響尾蛇瓶子草和 Roridula,缺乏分泌消化酵素的能力,必須藉由細菌或其他生物來幫助分解獵物。或許這些植物尚未演化出將酵素分泌到體外的能力。嚴格來說,這些植物應該稱作「半食蟲植物」,但是我們習慣上還是都把它們當作是食蟲植物。


引誘昆蟲


  食蟲植物吸引昆蟲的策略,如同一般植物的花一樣,能產生蜜汁或是氣味來吸引昆蟲。因此,在雜草堆中,食蟲植物便顯得與眾不同,喜好甜食的昆蟲便自然地聚集過來了。

  採用陷阱作為捕蟲器的食蟲植物,通常用蜜汁來吸引昆蟲。在豬籠草或瓶子草的捕蟲器上,其瓶口附近便有許多蜜腺,能分泌出含有果糖的汁液。然而這個汁液並不是美食,而是危險的毒酒!這些用來引誘昆蟲的汁液,除了果糖之外,還含有名為 Coniine 的物質,用以謀害昆蟲。當昆蟲食用了這種毒液,便會神智不清,或是麻痺、死亡,也因此豬籠草和瓶子草才容易捕到那麼多昆蟲。不過,豬籠草似乎比較仁慈一些,蜜汁的毒性較低,因此前來取食的螞蟻大多能安然地回到巢中,只有最不小心或中毒過深的螞蟻才會掉入瓶中。相較之下,瓶子草就危險多了。其蜜汁通常是致命的毒液,昆蟲會中毒致死而落入瓶內。

圖 1.在豬籠草瓶口覓食的螞蟻
豬籠草的瓶口永遠都有螞蟻在那吸取蜜汁,也因此螞蟻是豬籠草的主食。豬籠草蜜汁的毒性較低,於是多數的螞蟻仍能回到巢中,而不致於滅族。豬籠草一方面捕食螞蟻,一方面又供養螞蟻,而成奇特的共生關係。

 

 

圖 2.瓶子草瓶口的蜂 瓶子草對於蜂類或是蒼蠅有莫大的吸引力,很容易見到瓶子內塞滿這些獵物。我在拍攝這張照片時,原本以為機不可失,竟然讓我遇到瓶子草的引誘過程,但在拍完後這隻蜂仍沒動靜,碰了一下才知道它已死去,只是因為太大了而卡在瓶口。顯然瓶子草的蜜汁帶有強烈的毒性。

  採用黏著方式來捕蟲的食蟲植物,則採用氣味來吸引昆蟲。毛氈苔、彩虹草、捕蟲蓳能散發出特別的氣味,只是這些氣味通常過於微量,因此人不太容易聞到。即使如此,黏著式的食蟲植物通常能捕捉到大量的昆蟲,植株上常沾黏許多小蟲。捕蠅草的捕蟲夾上也有能分泌蜜汁的腺體,但與毛氈苔相比就遜色多了。若你將捕蠅草和毛氈苔種在一起,你會發現大部分的昆蟲都被毛氈苔給捕去了。


捕捉昆蟲


  當昆蟲被吸引過來之後,就需要一個有效的工具將昆蟲給捉住。所有食蟲植物的葉片都演化成具有捕捉昆蟲的能力,其中,捕蠅草的捕蟲方式總是令人感到震撼,它那特化的捕蟲器,就像冷酷的捕獸夾一般,能在一瞬間將獵物緊緊地抓住,不令它逃走;生長在水中的貉藻,也有長得像捕蠅草那樣的捕蟲器,可以抓住水中的小生物;生長在水中的狸藻,其囊狀捕蟲器的捕蟲速度可說是最快了,在極短的時間內便將獵物連水一起吸入捕蟲器。

  相對於這些具有快速運動能力的食蟲植物,毛氈苔的捕蟲方式就相當合緩了。毛氈苔的腺毛、葉片具有運動的能力,當一部分的腺毛黏到昆蟲時,在附近的腺毛便會全部靠攏過來,幫忙黏住昆蟲,最後連葉片整個都捲曲起來,以壓制住昆蟲。然而,這個過程非常緩慢,需要數分鐘到數十分鐘才能完成。產生瓶子狀捕蟲器的食蟲植物,其捕蟲的過程則相當平靜,只有不小心的昆蟲才會失足跌入捕蟲器中。


消化昆蟲


  當食蟲植物確定所捕捉到的是昆蟲而不是落葉、枯枝等雜物之後,便開始分泌消化酵素,以加速蟲體的分解。

  已知食蟲植物會分泌蛋白質酵素。顧名思義,蛋白質酵素就是具有分解蛋白質能力的酵素,能使大分子蛋白質分解成小分子的胜,因此食蟲植物才能吸收。

   不過,食蟲植物的消化是一緩慢的過程。不像動物,具有完整的消化系統,能將食物切斷、磨碎、攪拌,而能有效率地消化食物。食蟲植物沒有複雜的消化系統,它只能靠蛋白質酵素本身的作用,緩慢地消化食物。

  食蟲植物並不會將昆蟲完全消化掉,會留下昆蟲的外殼。昆蟲是一類具有外骨骼的生物,由幾丁質所形成的硬殼包覆昆蟲身軀。然而,食蟲植物卻缺乏分泌幾丁質酵素的能力,無法分解昆蟲的外殼。因此,蛋白質酵素只能從昆蟲柔軟的關結處慢慢地分解,慢慢滲入昆蟲體內才能分解昆蟲的內臟、組織。故食蟲植物的消化過程非常緩慢,以致於要花費數天到數十天才能將昆蟲體內的蛋白質分解完畢;剩下的昆蟲外殼可能就留在捕蟲器內,或是被風雨吹散。

  食蟲植物的消化或多或少有微生物來參上一腳;這現象在陷阱式的食蟲植物上最為明顯。這些捕蟲器長期儲水,因而微生物便自然在裡面滋生。有些食蟲植物完全不會分必消化酵素,例如太陽瓶子草便只能依靠微生物去分解食物。

圖 3.豬籠草瓶底的螞蟻屍體
豬籠草最常捕捉到的昆蟲便是螞蟻,但我們會發現,這些被捕獲的螞蟻過了好多天看起來還是完整無缺。這是因為螞蟻的外殼是由幾丁質構成 (所有的昆蟲皆是如此),而豬籠草不消化幾丁質,因此螞蟻的外殼便留下來了,而殼內的組織早已被消化掉。

  當然,微生物並不是那麼好心替食蟲植物分解食物;微生物是為了自己的生存,而來搶食,分解食蟲植物的食物。因此食蟲植物的獵物事實上會有一部份被微生物吃掉。

  不過,有些食蟲植物似乎不樂意微生物來分一杯羹。在捕蟲蓳上,從未見過獵物有腐敗、發黴的現象。這應該是捕蟲蓳本身能分泌抗菌的物質,以抑制微生物的生長。


吸收昆蟲


  食蟲植物利用主動運輸的方式,快速地將食物所分解的小分子從腺體吸收進去。食蟲植物的消化液通常呈現酸性,但這和動物的胃液是酸性所代表的義意並不同。動物的胃液帶有強酸,pH值可低到1,用來防止細菌生長。食蟲植物的消化液並沒那麼酸,只為pH3到4,那是因為主動運輸使得消化液變酸的。

  植物利用主動運輸來吸收外界的養分是很普遍的現象。植物的根部利用主動運輸的方式,將土壤中的養分吸收進去。在植物的細胞上,具有一種稱作「質子泵」的蛋白質,可將細胞內的質子,也就是氫離子送出細胞外,以換取胞外的離子進來。同樣的,食蟲植物的消化腺上也利用質子泵將養分吸收進來,所以食蟲植物吸收養分的過程,造成消化液中氫離子濃度提高,因此消化液就酸了。

Last updated: 2005-02-10
 

 
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