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食肉植物(carnivorous plants),又名食虫植物(insectivorous plants)[1],指能够诱捕昆虫或其他小动物,并能够分泌消化液将其消化以补充自身养分的植物。其典型的代表如猪笼草和捕蝇草等。根据品种不同,有些食虫器官较大者甚至可捕食小型蛙类、蜥蜴和鸟。1875年,查尔斯·达尔文发表了《食虫植物》,这是第一部认识到植物食肉性意义的著作。
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食虫植物遍布温带和热带地区的大陆和岛屿,大部分的食虫植物生长在阳光照射充足的湿地,那里的土壤一般十分贫瘠,往往缺乏可供这些植物直接利用的氮或磷。研究表明,严格意义上的食虫植物在数个不同目的被子植物中独立进化了至少 12 次[2][3][4][5][6],并演化出了十几个属。目前发现并确定具有食虫性的植物已有600种以上[7],新的食虫植物类群甚至仍在发现或确认。
一种植物想要成为严格意义上的食虫植物通常需要具有以下特征[8]:
当然,这个标准并不适用于所有植物,例如毛西番莲满足上述五条特征中的每一条,但是它并不依赖于这些养分,在肥沃的土地上照样生长的很好,再加上它捕虫的目的更倾向于保护果实,故一般不被视为食虫植物。
一种或一类植物要被确认为真正的食虫植物,就必须表现出某些适应性特征专门用于吸引、捕获或消化猎物。通常情况下,一类植物只演化出了一种性状来食虫,因此许多食虫植物属缺乏上述一些属性。第二个要求是能够从死亡猎物中吸收营养,并通过增加生长或花粉/种子的产量,从猎物的营养当中获取养分并产生优势 。然而,那些可能会机会性地利用死去动物的营养物质而不专门引诱和捕获动物的植物被排除在食虫植物之外。此外还要将食虫性的杀虫与防御性的杀虫区分开来,出于防御目的而杀虫的植物可能会杀死昆虫或使昆虫丧失能力,但它们当中的绝大多数都无法做到消化和吸收这些被杀死的昆虫——就算有,它们往往也很难利用这些养分产生竞争优势。
目前已在食虫植物当中发现了五种基本的捕虫机制[9]:
这些陷阱可能是主动的,也可能是被动的,具体取决于运动是否有助于捕获猎物。例如,穗叶藤是一种被动型的黏附陷阱,它的腺毛可以分泌粘液,但其叶子不会因捕获猎物而运动。而茅膏菜是一类主动型的黏附陷阱,在捕捉到猎物时,其叶片在一系列信号的介导下会经历快速的酸生长,这是单个细胞的伸长,而不是细胞分裂。快速的酸生长使茅膏菜的触手发生酸弯曲,这有助于防止猎物逃跑和增加消化面积。[11]
绝大多数食虫植物都只有一种捕虫机制,但也存在部分食虫植物存在复合型陷阱,最典型的就是无刺猪笼草等猪笼草不仅可以依靠陷落型的捕虫笼来捕获昆虫,还可以依靠其中高粘度的消化液来粘住昆虫。
除了上述五种基本捕虫机制以外,许多食虫植物往往还伴随有一些辅助捕虫机制,能减少它们在捕虫过程中的失误,例如:猪笼草的笼唇往往十分光滑,这会让许多昆虫站不住脚而跌落其中;黄瓶子草分泌的蜜露中含有毒芹碱等有毒物质,能将取食其蜜露的昆虫麻痹甚至毒死,以捕获一些飞行能力很强的昆虫;茅膏菜的叶片在捕捉到猎物时会发生迅速的酸弯曲等。
台拉维夫大学研究人员于2009年发表的一项研究表明,食肉植物产生的分泌物含有具有抗真菌特性的化合物,并可能导致开发出一类有效抵抗感染的药物。[12][13]
在中医上,猪笼草属的植物(主要是奇异猪笼草)、茅膏菜属的锦地罗[14]、光萼茅膏菜等植物可供药用,一般的茅膏菜通常全草入药,而具有球根的茅膏菜种类有时仅球根入药,俗称地下明珠,有些市售的药用茅膏菜球根甚至还具备发芽能力。
食虫植物大多生长在贫瘠且酸性的土壤,他们大多需要充足的光源。土壤须保持潮湿,园艺上常使用的土壤有泥炭土,鹿沼土,赤玉土,珍珠石,兰石等等。
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