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茅菜科捕蝇草属植物 来自维基百科,自由的百科全书
捕蠅草(學名:Dionaea muscipula)[3]是原產於北美洲的一種多年生草本植物。據說因為葉片邊緣會有規則的刺毛,那種感覺就像維納斯的睫毛一般[4],所以英文名稱為Venus Flytrap,意思是「維納斯的捕蠅陷阱」。中文及日文對捕蠅草還有「蒼蠅的地獄」[5](ハエジゴク)[6]這個別名。其主要特徵就是能夠迅速的關閉葉片捕食昆蟲,這是種和其遠親豬籠草一樣的食肉植物之一,在茅膏菜科捕蠅草屬中僅此一種[7]。捕蠅草於生態系中屬生產者及消費者。
捕蠅草 | |
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捕蠅草葉,上有敏感的感覺毛 | |
科學分類 | |
界: | 植物界 Plantae |
演化支: | 維管束植物 Tracheophyta |
演化支: | 被子植物 Angiosperms |
演化支: | 真雙子葉植物 Eudicots |
目: | 石竹目 Caryophyllales |
科: | 茅膏菜科 Droseraceae |
屬: | 捕蠅草屬 Dionaea J.Ellis (1773) |
種: | 捕蠅草 D. muscipula
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二名法 | |
Dionaea muscipula Soland ex J.Ellis (1768)
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異名[2] | |
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捕蠅草屬於維管植物,擁有完整的根、莖、葉以及花朵和種子、果實,最主要而且明顯的部份就是其變態葉,不但擁有捕食昆蟲的功能,外觀明顯的刺毛以及紅色的無柄腺部位,看起來就像是長著利牙的血盆大口。
捕蠅草的葉片是由中心的部份長出,屬於輪生的葉子,呈蓮座狀以叢生的型態生長。中央長出來扁平狀或細線狀甚像翅膀形狀的是屬於葉柄的部份,原生種的葉柄是扁平的如葉片一般,因為反而像是葉子,所以也稱為假葉。葉柄的末端帶有一個捕蟲夾,這才是會捕捉昆蟲的葉子部份,整面分布有許多的無柄腺,一般呈紅色或是橘色,愈靠近葉緣的地方無柄腺就愈少,這部份是分泌消化液來分解昆蟲或吸收其養份的部位。葉緣長有齒狀的刺毛,刺毛的基部有分泌腺,會分泌出粘液,目的用於防止昆蟲掙脫以及葉瓣的黏合[5]。這種葉子擁有捉補昆蟲特殊的功能以及特殊的模樣,屬於變態葉中的「捕蟲葉」[8]
因為葉子是由中央長出,所以越外層的葉子就會越老。捕蟲葉由中央分開,形似貝殼一樣為兩瓣的構造,長約2-3公分。葉片內側一般的原生種為橙色、紅色或紫色,主要是因為消化腺體的色素(花青素)成分影響(光合作用時光線充足),也有些因為生長環境影響沒有色素產生,這時葉子就會比較接近黃綠色。兩瓣均等的葉片內側長有數對(一般是三至五對)細小而且敏感的「感覺毛」[5]。
由初夏到盛夏是捕蠅草的開花時期,初期時會由長出花莖,每個花莖約有5-10個花苞,屬於標準的繖房花序,每日依序開出白色的花朵。原則上每株花只會開出一個花莖,但視其生長環境以及養份是否足夠,有時也有些會有兩個花莖。一般正常狀況之下大都為5片花瓣以及5花萼,偶爾也會有6花瓣的變異株。雄蕊約有十數根,中央會有一根雌蕊,擁有分叉狀的柱頭。[4]
捕蠅草同株受粉的現象比較少,原因是因為當雄蕊的花藥長出花粉的時候,雌蕊的花柱是封閉的狀態。等到雄蕊開始向外側傾倒時,柱頭才會開放變成分叉狀,這時才是處於可能受粉的狀態。這類雄蕊先成熟後雌蕊才長成在植物界中相當常見,主要就是要避免同株受粉的情況。一般專業術語稱這種花為「雄蕊先熟花」(Protandrous flower)[9]。
「捕蠅草」除了花莖以外,一般不會有向上長得較高大的部位,正常的莖短小不易發覺,葉柄與葉子又幾乎是貼地而長。這是食肉植物的一種特徵。因為除了補食昆蟲吸取其養分以外,為了後代的延續也需要藉助昆蟲協助傳粉,這也是屬於所謂的蟲媒花。所以必須將捕蟲葉和花兩個部份有所區分,可以說這是大自然給予他們的天然智慧。[4]
一朵花在未授粉前可以開幾天,但若授粉成功,則花便會在隔天就謝了,之後子房便慢慢膨大,約數星期後果實就成熟,果實呈現黑色圓形狀。成熟的果實內含數十粒黑色的種子
捕蠅草具有捕食昆蟲的習性,一般這類植物稱之為「食肉植物」(Carnivorous plant)或是「食蟲植物」(Insectivorous plant)。如上述,捕蠅草的捕食器官就是其葉子的部份。[4]這類食肉植物大多是生長在養份比較貧瘠的溼地,為了補充不足的養份,尤其是氮與磷酸,所以藉由特殊演化而來的構造,捕食昆蟲消化其養份。[10]
食蟲的習性大致上分為以下三步驟:
不過並不是所有的食肉植物都是經過如此完整的過程,例如有些同類型的植物並不分泌出消化液,而是藉由各種微生物來分解後吸取養份的。而捕蠅草在這個部份屬於比較高等,具備相當完整過程的食肉植物。
捕蠅草的葉緣部份含有蜜腺,會分泌出蜜汁來引誘昆蟲靠近。當昆蟲進入葉面部份時,碰觸到屬於感應器官的感覺毛兩次,兩瓣的葉就會很迅速的合起來。
當捕獲到昆蟲被兩瓣葉片給夾住後而無法掙脫,昆蟲在掙扎的過程中葉片會越夾越緊直到幾乎密閉的狀態[4],這時兩片葉瓣內側密集的內腺體會分泌出消化液,利用這些消化液中含有的蛋白酶,將昆蟲的蛋白質分解成以氮、氧、碳、氫為主,還可能包括其他元素構成的胺基酸並進行吸收。一般大約四天左右就能分解完成並吸收較易消化的部份,之後再繼續吸收剩餘的氮、磷以及其它各種所需的微量元素[11]。這些養份都吸收完成之後,葉瓣就會再度打開,全部時間約花5天-10天,這時昆蟲只剩下由幾丁質組成的空殼殘骸。
不過捕蠅草並無法分辨出所捕獲之物的大小,有時也可能捕到與葉片大小差不多的獵物,例如小型青蛙或是長腳蜂之類。這時往往造成來不及分解吸收,而獵物自體就先腐敗,所以葉片就會像食物中毒一般枯萎。另外,每個葉片大約可以捕捉3次-4次,超過這個次數葉子就會漸漸枯萎。[4]
當昆蟲採蜜時第一次接觸到感覺毛後葉片並不會有什麼動作,但是如果連續刺激兩次,那葉片就會在平均約0.5秒以內立刻合起來。而如果第二次碰觸的時間與第一次碰觸時間相差超過約20秒時,葉片會半合閉或是沒有反應。如果在這時立刻又刺激第三次,那葉片也會迅速地合起來。
經過實驗調查,捕蠅草的感覺毛就像是一個感應裝置,經過連續兩次碰觸的刺激時,葉的基部會產生大約100毫伏(mV)的動作電位(Action potential)到葉子表面上,造成葉片內側的水分迅速流失,導致內外壓力不等,所以葉片就因此閉合。這樣的捕蟲機制是一組相當精密的結構搭配,而且刺激感覺毛就像是設定了定時裝置一樣,等到第二次確認才會閉合,最主要是為了提升捕蟲的準確性,否則的話如雨滴、動物經過時均會降低並影響其捕蟲的效率。[4]
經由植物研究者確認了捕蠅草會發出動作電位這樣有機制的機關,就類似動物的神經組織會產生傳輸信息一般。不過因為這必須連續碰觸兩次才會產生,也就是說應該還有個可以記憶的組織,至今依然還不清楚這樣的記憶是如何在捕蠅草中運作。[4]
捕蠅草原產於北美洲東岸一帶,自然生長的原生地主要在北卡羅萊那州、南卡羅萊那州以及佛羅里達州等地。生長環境的特性喜好於潮濕地帶。當地有多處是屬於沖積地形,而且夏天天氣炎熱,冬天氣溫寒冷,晝夜溫差大,屬於典型的大陸型氣候,這些都是適合捕蠅草生長的環境條件。
目前美國對於其原生地都指定為保護地區,甚至在瀕臨絕種野生動植物國際貿易公約附錄II[12]中有明訂捕蠅草的塊根與鱗莖全面禁止輸出外銷。不過由於在那之前就已經有許多株種流出,經過世界各地業者積極的栽培之下,甚至利用組織培養的技術大量生產,所以一般都已經很容易能夠在市面上買到捕蠅草。[4]
捕蠅草的原生地是屬於溼地上的草原,而且該地區土壤的土質多為泥炭以及矽砂[13]。其水源大多是雨水為主,由於雨水經過大氣與二氧化碳融合落到大地,造成酸性的一個環境,其酸鹼值大約介於pH5-6左右[14]。由此可以得知,捕蠅草是偏好在水份充足以及酸性環境等為介質的地方。
酸性的土質加上氣溫偏低,使得分解有機物的細菌生長發生阻礙。而有機物在不被分解的情況之下,造成水苔等植物的殘骸都無法完全分解而腐敗,這些腐敗的有機物就會變成泥炭,養份非常缺乏。加上經年被雨水沖刷,微量元素也己乎都流失。所以捕蠅草的原生地除了生長中必需的營養要素氮與磷酸不足以外,連微量元素也都非常不足的貧瘠之地。[13]
由上述原生地的概況來看,要種植捕蠅草首要條件必須保有充足的水份。也因為捕蠅草由根部在呼吸,所以栽植的土壤可以與沙一起混用,讓其排水狀況良好容易接觸新鮮空氣,同時以半日照的環境種植最佳。[13]並且因為原產地為貧養狀況下,所以在土壤的選擇上要非常的注意,在過多養分的土壤會造成捕蠅草的根部的壞死,在選擇土壤則可以選擇無肥的泥炭土為佳。
因為葉片的感覺毛即使被雨水衝擊也會造成閉合的狀態,那會造成葉子的生命縮短。所以如果選擇種植室外,也必須注意大雨是否頻繁。另外,陽光的照射也必需注意,尤其是在氣溫較高的夏季,最好選擇半日照的地方種植。[13]
本來這類植物應該不會有紅葉產生,但是氣溫漸漸降低時,有些捕蠅草會出現整株變紅的現象[15]。最適合種植的溫度大約在攝氏25℃-30℃左右,原生地在冬天時通常都是零度以下的氣溫,這時捕蠅草就會進入休眠狀態,稱為休眠期,地面上的葉柄與葉子都會漸漸枯萎,只剩下球根存活。然而休眠狀態是視其環境溫度的影響導致,所以如果即使是冬天,只要氣溫依舊保持在攝氏15.67℃以上,就不會有休眠期的產生。[13]
其被列為《瀕危野生動植物種國際貿易公約》(CITES)附錄二的物種,被限制出口及貿易。
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