沼泽地里的秘密 在正常状态下
如果说黑猩猩和海豚是动物中的"高等族群",那食虫植物绝对是植物家族中的"高等植物"了,它们捕捉昆虫、甚至吞食小型动物,拥有奇特的外观,造物主赋予了它们独特的生存技能,让他们在这个星球上恶劣的环境中也能生存。
科学家对生长在美国北卡罗来纳州的捕蝇草进行观察研究,发现它们竟然可以对触碰做出反应,甚至还拥有了短时记忆的能力。
沼泽地里的獠牙
捕蝇草原产于北美,它们生在在美国卡罗来纳州酸性沼泽中,它们是食虫植物家族中的代表性成员。
在这片大沼泽地中,土壤中没有氮和磷等植物所必须的营养成分,而且缺少阳光,大多数植物在这样恶劣的生长环境里无法生存,而捕蝇草,就好像是地狱中的使者,在这片“植物地狱”中繁殖生长,它们张着獠牙,伺机而动。
为什么捕蝇草能有这般能耐?
和大部分绿色植物一样都可以进行光合作用,但生长在这片"植物的地狱"当中的蝇草却对并不太需要进行传统的光合作用,它们进化出了自己独特的生存技能,直接通过捕捉昆虫以及小动物获得营养,显然和比空气中的阳光和水分相比,动物蛋白的营养更加丰富。
狩猎
相比其他的植物,捕蝇草特征非常明显,它们的叶子有两个瓣片,而瓣片的边缘长着突起,就像是牙齿一般。
这两个瓣片在一侧相互连接。
,瓣片是张开到一个特定角度的,这两个巨大叶片的深处有一个紫红色的特殊器官,可以分泌植物很喜欢的蜜汁。
这种气味可以吸引双翅目昆虫以及膜翅目昆虫,甚至很多小型爬行动物也会被这种味道所吸引。
当感知到有昆虫爬上叶片表面时,两个叶片就会迅速突然合拢,这股力量很大,小动物会直接被夹在捕蝇草的陷阱之中。
这时候形如睫毛的凸起会变成一个监狱,小动物根本没办法离开,而两个叶片关闭后这些凸起就像监狱铁栏一样,这些小动物瞬间成了"牢中困兽"。
很多双翅目昆虫的反应速度极快,例如苍蝇。
我们日常生活中徒手拍苍蝇经常会一无所获,但是捕蝇草却很少失手,科学家通过测量发现,这种捕蝇草关闭的一瞬间的速度可以达到0.1秒,就是灵敏的苍蝇也无法逃离捕蝇草精心设置的陷阱。
当两个叶片合拢的时候,这些囚犯就走到了生命的尽头,很快叶片内就会分泌消化液,这些猎物会在陷阱里被消化,养分则被捕蝇草吸收。
灵敏而挑剔的陷阱触发机制
捕蝇草是一种较早就被人类发现并研究的食肉植物,我们熟悉的生物学家达尔文曾经对这种植物进行观察和研究,并寻找捕蝇草陷阱的"触发机关"。
科学家通过一系列研究发现,捕蝇草的触发器官是瓣片内侧的粉红色黑色毛发,这些就像是陷阱的"触发器",当昆虫一旦触碰到这个器官之后,捕蝇草会在最短时间内就全面闭合。
科学家还发现一个很有趣的现象,捕蝇草为了防止"狼来了",也不会轻易触发陷阱机制,只有至少两根毛发被同时触碰的时候才会闭合,当科学家仅刺激一根毛发的时候,捕蝇草则不会触碰。
而且两根毛发必须在超过20秒内被连续触碰,陷阱才会启动,这种触发机制很灵敏,但是也非常挑剔,这也就意味着体型极小,可以在凸起间逃走的昆虫不会误触陷阱,因为它们的个头儿不可能同时触碰两只毛发。
"七秒钟"的记忆
传说中鱼的记忆力只有七秒钟,虽然这个说法已经被证实并不科学。
但是足能看出人类对于低等动物大脑神经反射的一个观点,绝大多数人都认为低等生物没有记忆的能力,如果你这样认为的话有些小看捕蝇草了,因为这是迄今为止,科学家们发现的植物家族中存在有记忆能力的成员,多项研究都表明,捕蝇草拥有短时记忆的能力。
上文我们已经简单讲了捕蝇草的陷阱触发机制,当小昆虫进入捕蝇草的时候,陷阱是不会触发的,因为只有一个昆虫同时触碰两个感觉毛的时候陷阱才会触发,因为小型昆虫即便触发陷阱,它们依然可以从监狱"栏杆"的空隙之间脱逃,捕蝇草浪费了能量却劳而无功。
事实上,这种两根感觉毛触发机制,可以理解成一种记忆机制。
当触动第一根感觉毛的时候,实际上捕蝇草已经开始记忆了,而触动第二根感觉毛的时候,捕蝇草则通过第一根感觉毛的记忆,进行执行。
科学家通过测算,捕蝇草的这种记忆显然比鱼类的"七秒钟"记忆更强大,能够持续20秒钟左右,只有在20秒钟内触发两根感觉毛,捕蝇草就会瞬间合拢,打开陷阱。
假如一只小昆虫行动很缓慢,当它触碰到第一根感觉毛以后很长时间才爬到另一根毛,那么20秒的记忆就不再会奏效,捕虫草会忘掉第一次触碰,所以陷阱是不会打开的。
记忆的来源
科学家约翰伯顿早在1882年就发布了关于捕蝇草的这个神奇现象,但是科学家一直没有搞清楚没有大脑的植物到底是如何完成记忆的。
直到一个世纪以后,科学家通过反复研究发现这些动作实际上是通过电信号进行传播的。
科学家认为捕虫草的闭合需要相对较高的钙浓度,当第二根感觉毛被触碰之后,就给了整个植物一个信号,钙浓度会达到最高值,整个陷阱将会被触发。
维持20秒记忆的秘密
科学家通过测试后发现,当触碰第一根感觉毛形成的钙浓度调高值后,会随着时间流逝而下降,当几秒钟过去后,钙浓度就会恢复到正常水平,这些钙离子如果彻底消散之后,捕蝇草也就会"失去记忆"了。
科学家通过研究还发现捕蝇草释放的电信号和人类和其他动物的大脑信号非常相似,这些动物没有大脑却能够产生类似于人体的神经信号。
捕蝇草是人类较早认识的一种食肉植物,虽然我们解答了捕蝇草记忆机制的谜题,但是还有很多食肉植物的捕虫机制我们都还不是理解得非常透彻,随着科技的进步,相信我们会更加了解这些有趣的自然植物。
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