重庆大学舞蹈系难考吗:维纳斯捕蝇草

捕食者耐心十足地守株待兔，而它的猎物却悠哉悠哉，全然不知危险只有咫尺之遥。毫无察觉的猎物只顾埋头品尝甜美的汁液，却已犯下一个致命的错误。捕食者魔爪一挥，迅速合拢，将猎物囚禁起来。挣扎是短暂的，不久捕蝇草就开始安然消化这顿美餐了。
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P·克龙伯格供图
查尔斯·达尔文绘制的
维纳斯捕蝇草插图
以其他生物为食的植物？这听起来就像出现错误的遗传实验。但是，这其实不足为奇；食虫植物已经在这个星球上存在了成千上万年。此类植物有500多个不同的种类，其食性从昆虫和蜘蛛到只有一、两个细胞的微小水生有机体，不一而足。要被视为食虫植物，植物必须能吸引、捕获、杀死并消化昆虫或其他动物。
有一种食虫植物特别让公众心驰神往：维纳斯捕蝇草(Dionaea muscipula)。许多人在上小学时第一次目睹了这种神奇植物的捕食行为，并且被它奇怪的饮食习惯和独特的外表迷住了。
您可曾想知道用手指戳一下维纳斯捕蝇草张开的叶子会有什么后果？您可曾对这种植物如何被冠以这样一个古怪的名字而感到好奇？在本文中，我们将回答这些问题，并且提供其他一些精彩内容。
捕蝇草背景知识
尽管维纳斯捕蝇草已经迷住了世界各地的人们，但事实上这种植物仅生存在令人难以置信的狭小地理区域。在野外，它们存在于北卡罗来纳州与南卡罗来纳州海岸一片1100多公里长的地区。在此区域内，这种植物的生存范围又进一步局限于湿润、多雨且阳光充足的沼泽与湿地区域。由于维纳斯捕蝇草过于稀有，因此，尽管关于食肉植物的故事广为流传，但早期的一些植物学家还是怀疑它们的存在。
美国地质勘探局供图
命名轶事
那么，这种植物最终是如何得到“维纳斯捕蝇草”这一引人入胜的美名的呢？不难想像，“捕蝇草”的由来可能与它的捕虫本领有关联，但“维纳斯”的由来就没那么一目了然了。按照国际食虫植物协会的说法，这个名字的由来十分耸人听闻。对维纳斯捕蝇草的研究始于17与18世纪。当时的社会习俗与今天相比是主张禁欲的，而且深受人类欲望与罪恶的困扰。女性经常被特意刻画为诱惑男人与贪恋权势的祸水。捕蝇草能够设下陷阱，诱捕并消化昆虫——当时的植物学家们显然发现，这一本领与女性的解剖构造和行为的某些方面存在相似之处。因此，据说他们便以异教中代表爱情与金钱的女神——维纳斯来命名这种植物。
维纳斯捕蝇草吃什么
如果您看过音乐剧或电影《绿魔先生》，食肉植物的真实面目或许会给你留下不良印象。虽然电影中的变异捕蝇草奥黛丽喜食人体，但真正的食肉植物却更喜欢食用昆虫和蜘蛛类动物，例如：
蜘蛛 苍蝇 毛虫 蟋蟀 蛞蝓
既然其他植物能够靠空气中的气体与土壤中的水分茁壮成长，那么维纳斯捕蝇草又为何以昆虫为食呢？其实捕蝇草和其他植物一样，通过光合作用这一过程获得很多养料。在光合作用中，植物利用太阳能推动以下反应的进行：将二氧化碳和水转化为糖和氧气。随后，所产生的糖通过与人体相同的碳水化合物处理过程，转化为以ATP形式存在的能量。
然而，除了合成葡萄糖之外，植物还需要生成氨基酸、维生素与其他细胞成分才能生存。为了实现这一点，植物需要额外的养分，例如：
氮——用来生成氨基酸、核酸、蛋白质 磷——作为能量载体ATP分子的组分 镁——作为协助许多酶发挥作用的辅助因子 硫——用来生成某些氨基酸 钙——作为酶辅助因子，以及用来生成植物细胞壁 钾——调节水分进出植物的运动
在维纳斯捕蝇草所偏爱的沼泽中，土壤为酸性，并且缺乏矿物质与其他养分。大多数植物无法在这样的环境中生存，因为它们无法生成生长所必需的足够要素。维纳斯捕蝇草通过寻找替代方法来获取诸如氮之类的关键养分，进化出了在这种独特的生态位上茁壮成长的本领。昆虫之类的活物是优良的养分来源，能为植物提供土壤中缺少的养分。此外，它们还含有富含能量的碳水化合物。
人类与捕蝇草的关系
尽管人类凭想像力虚构出巨大的杀人植物，然而人类却是捕蝇草与其他食虫植物生存繁衍所面临的真正威胁。在野外，捕蝇草面临灭绝的危险，这归咎于：
捕蝇草爱好者的过度采集
生长捕蝇草的自然湿地遭到排水与破坏
污染
因此，在卡罗来纳州，从原产地挖走维纳斯捕蝇草会被处以高额罚款。但是，您可以在许多苗圃买到维纳斯捕蝇草，而且拥有这样一株人工种植的捕蝇草不会让您受到法律制裁。
维纳斯捕蝇草如何捕食
食虫植物必须能够： 吸引昆虫 捕获小虫 区分食物与非食物 消化它们的猎物
上述所有步骤都是通过简单的机械与化学过程完成的。和人类不同，植物不具备大脑或神经系统，因而无法协调它们的生理机能，也无法告诉自己：我饿了，应该去最近的快餐店买个汉堡包吃。植物也不具备复杂的肌肉和腱，因而无法抓取、咀嚼、吞咽和处理食物。维纳斯捕蝇草经由一组特化的叶片完成整个过程，这些叶片融嘴与胃的功能于一身。

彼得·达马托供图
加利福尼亚食虫植物上的维纳斯捕蝇草
引诱猎物
大多数植物都具有一些用来吸引动物和昆虫的机制，而无论它们是否打算把客人当作美餐。例如，非食虫植物进化出了强烈的气味或糖浆似的汁液来吸引蜜蜂、蝴蝶和其他昆虫；这些虫子被植物吸引后，又被加以利用，向临近的同种植物传授花粉，从而使其受精。就捕蝇草而言，构成诱捕器的叶子分泌出甜美的蜜汁来引诱正在觅食的昆虫。
捕获猎物
当昆虫落入诱捕器或是在上面爬行时，它可能会碰到位于诱捕器表面的六根短刚毛中的一根。这些刚毛叫做触发毛，它们充当植物的原始的运动探测器。如果这些触发毛中有两根在短时间内被相继触动，或者一根触发毛被触动两次，则叶片会在半秒之内闭合，将冒犯它的昆虫关起来。
是什么致使叶片紧闭呢？谁也不知道触发毛受到的连续机械刺激究竟是如何转化为关闭诱捕器的行为的。时下流行的假说是：
叶片内层中的细胞是非常紧致的。这在植物组织内部形成了张力，从而使诱捕器保持打开状态。 触发毛的机械运动会在这些细胞内启动受ATP驱动的水压变化。 这些细胞在升高了的水压的驱使下膨胀，而诱捕器也随着植物组织的松弛而关闭。

大卫·韦伯和美国植物学协会供图
一只昆虫正在维纳斯捕蝇草的爪状叶片上爬行
它可以食用吗？
即使没有大脑来对它要食用的东西进行分析，维纳斯捕蝇草依然有办法区分昆虫与可能落入诱捕器的不可食用的碎屑。这一步骤同样受到六根敏感的触发毛的调控。被囚禁在部分闭合的诱捕器内的昆虫会不停地拼命挣扎，企图逃脱。这保证了至少有一根（如果不是全部）触发毛会被昆虫的动作所拧动。这一现象充当了完全关闭诱捕器的信号。
落入诱捕器的没有生命的物体，如石头、细枝和叶子，或人为放置的物体（哪个孩子能抵抗把铅笔尖探入诱捕器中以便观察它闭合的诱惑呢？）并不会动来动去从而激起触发毛的反应。如果触发毛没有受到进一步的刺激，诱捕器就会停留在部分关闭的状态，直到诱捕器叶片中的紧张状态得到恢复。这一过程需要大约12小时，然后叶片会再度张开。不受欢迎的物体会在叶片重新打开时掉出来，或者被风吹出来。
这一选择过程显然不是十全十美的：当诱捕器无法使用时，苍蝇和蜘蛛这些真正的食物可能正在植物周围爬来爬去。想像一下，如果您不得不口含一块鸡骨头或一个桃核坐上12个小时，而剩余的美味就放在您面前的桌子上，那么您会有多痛苦！区别在于知道自己要吃什么，而维纳斯捕蝇草却只能被动地参与对食物的选择。对维纳斯捕蝇草而言，此过程实际上是回避以下两个问题的极好的方式：
它没有大脑来判断自己咬住的东西不可食用。 它没有肌肉组织来吐出杂物。
在下一部分中，我们将讨论食虫植物的最后一项特征：消化猎物。让我们考察一下在诱捕器将食物关起来时会发生什么。
捕蝇草如何消化昆虫
一旦诱捕器完全关闭，叶片就形成了密封构造，以便实现以下目的： 将消化液和昆虫身体保留在诱捕器内 阻止细菌与霉菌进入
为了确保将昆虫包容在诱捕器之中，叶片的边缘具有指状纤毛，它们在叶片收紧时交织在一起。这些长长的毛状突出部分让捕蝇草看上去就像长了刺状的牙齿一样；但纤毛事实上只用于锁住关闭的诱捕器。
诱捕器能容纳的昆虫大小存在上限。诱捕器的长度至多能达到约2.5厘米，而理想的昆虫大小应该是这一长度的三分之一左右。如果昆虫过大，诱捕器将无法形成足够紧密的密封来阻挡细菌和霉菌进入。一旦细菌和霉菌进入，它们就能够蚕食腐烂的昆虫并大量繁殖，而诱捕器的叶片也会毁于这种侵袭。诱捕器将由于叶片腐烂而变黑，而这一切最终将导致捕蝇草死亡。
维纳斯捕蝇草能够承受在这里或那里损失诱捕器，因为这种植物最终能萌发出新的诱捕器。大自然就像家用产品制造商一样，为诱捕器设计好了计划报废。经过大约10到12次部分或完全闭合之后，诱捕器就会丧失捕猎能力。叶片会一直保持张开，而原来的诱捕器也不再履行吸引并食用昆虫这一例行公事，而是在通常为两到三个月左右的余生中为光合作用这一过程贡献能量。如此一来，如果诱捕器被不可食用的物体反复刺激，那么植物能在这段专门用来进行光合作用的时间内，补偿由于张开与关闭诱捕器所造成的一些能量与ATP损失。
但是，让我们回到美餐上来——一旦昆虫被牢牢固定在诱捕器中，消化过程就可以开始了。此时，诱捕器便充当了小型的胃。就像人类的胃一样，诱捕器能够分泌出酸性消化液，以便完成以下工作：
溶解食物的软组织和细胞膜 充当杀菌剂，以杀死无意中摄入或与食物一起密封的少量细菌 通过酶的作用将DNA、氨基酸和其他细胞分子消化为捕蝇草可以吸收的小碎片
这些消化液是从诱捕器内表面上的腺体中分泌出来的，并且直接分泌到所捕获的猎物身上。昆虫被浸泡在这些液体中5到12天之久，在这期间捕蝇草将消化昆虫并摄取其养分。消化所花费的时间取决于： 昆虫的大小——昆虫的体积越大，将其分解所花费的时间就越长。 诱捕器的龄期——每次消化之后，消化液就被循环再利用，于是较老的诱捕器所分泌的酸酶混合物的消化能力会有一定程度的减弱。 温度——环境温度能够影响分解速度，而从某种程度上讲，温度升高会使酶促过程大大加快。
这一过程一直持续到昆虫只剩下坚硬的外骨骼为止。（人类和其他脊椎动物具有由钙化的骨组织构成的刚性骨骼，而昆虫和蛛类则不然，它们用更加柔韧的体表外骨骼来保护身体以及构建身体的骨架。）一旦酸性消化液中的养分消耗殆尽，捕蝇草会重新吸收消化液。这可作为重新打开诱捕器的信号，而昆虫的残骸通常被雨水冲走或被风吹走。
自己种植捕蝇草除非您住在维纳斯捕蝇草的天然生长地，否则您大概不能只是在自家花园的泥土中扔一株这种植物，然后坐看它生长。然而，如果愿意投入一点儿时间和精力，那么您就能在家里种植维纳斯捕蝇草。

罗恩·格拉德科沃斯基供图
玻璃缸为植物生长提供了潮湿的环境。
种植维纳斯捕蝇草的基本准则是模拟可使它们茁壮成长的条件。这意味着它们必须生长在满足以下条件的环境中：
湿润——需要考虑一下自己住所的气候。如果您住在热带地区或美国东南部这样出了名的湿润地区，大概可以在简易的花盆中种植这些植物。然而，在美国西南部这样的湿度较低的地区，需要购买一个小型玻璃缸。有了玻璃缸，您就能将捕蝇草放入这种透明的、有活动盖子的容器中进行种植，它可以保留水分并使空气保持湿润，同时还能让充足的阳光照进来。
多水——必须经常检查花盆或玻璃缸内的土壤，绝不能让它干透。但是也不能矫枉过正；维纳斯捕蝇草需要水分充足的土壤来保持根系的潮湿，但它们可不想完全淹没在水里！
酸性——需要去园艺用品商店购买营养成分与沼泽中相似的泥炭土与沙土的混合物。请把你在电视上看到的有关用于种植大型健壮植物的肥料的广告抛到脑后。维纳斯捕蝇草只能长到大约13厘米高，每株植物上长有大约4到8个诱捕器。如果你向自己的维纳斯捕蝇草施加过多养料，试图让它长得更大，最终可能会阻碍而不是促进它的生长，因为这种植物经过进化后，已经能在贫瘠的环境中茁壮成长。
充满昆虫——如果您的捕蝇草生长在玻璃缸中或是房屋内（这些地方都无法供应充足的蜘蛛、苍蝇和捕蝇草喜欢的其他美味佳肴），那么必须自己动手为捕蝇草提供这些食物。它们的胃口并不贪婪：每个月两到三只小昆虫（例如家蝇）就能满足它们。如果你的捕蝇草不在户外，您还要手工清除它在用餐后留下的剩余物；没有风吹雨淋来帮助打扫卫生，昆虫的外骨骼这些剩余物将无法从诱捕器中去除干净。