高源 方子祺
说到食虫植物,大家马上会想到猪笼草和捕蝇草。很多人觉得食虫植物不吃虫子就会死,可事实并非如此——它们不仅不会死,还能活得很好。
什么是食虫植物
到底什么是食虫植物?文献定义为:食虫植物是一类能捕获并消化动物以获取营养(非能量)的自养型植物。这个定义有两个核心点:一是“自养”,二是“捕获并消化”动物。
先看自养。有自养就有异养,若把食虫植物放在外界100天不喂虫子,它们依然能存活,这就是自养能力的体现。通俗地讲,自养就是“自己养活自己”,植物靠光合作用合成能量供生长;而人类是异养生物,必须依赖其他生物获取能量。
既然能自养,食虫植物为何还要“吃虫”?因为它们的生存环境特殊,多生长在酸性沼泽或石漠化地区,这些地方缺乏植物必需的营养元素,比如氮。缺氮虽然不会让植物直接死亡,但会导致其营养不良,出现植株矮小、分枝少、长势蔫(niān)等情况。为了在恶劣环境中更好地生存,食虫植物才演化出捕虫技能,这正是大自然进化的传奇——环境虽差,植物却能自力更生。
不过要注意,食虫植物和“捕虫植物”不同:食虫植物能捕获昆虫,还会分泌消化液分解吸收营养;但有些植物只捕虫却不消化,仅靠昆虫帮忙授粉,这类叫“捕虫植物”。简单地说,食虫植物“既捕又食”,捕虫植物“只捕不食”。
大家可能还会问,食虫植物只吃虫吗?其实不是。有人曾在猪笼草里发现老鼠尸体,在捕蝇草里发现小蛙。由此可见,食虫植物不仅吃昆虫和节肢动物,有时还会捕食小型哺乳动物,所以它约等于“食肉植物”。
食虫植物界的“七娃”
全世界有630余种食虫植物,大致分七类,我们用“七个葫芦娃”来类比介绍。
“大娃”是猪笼草,最广为人知,长着“罐子”状捕虫器,里面有消化液,小虫一旦落入就会被消化。
“二娃”是瓶子草,我国没有自然分布,原产地在北美,外形亭亭玉立,“花瓶”里也有消化液,昆虫落入便难逃。
“三娃”是捕蝇草,花卉市场常见,但我国无自然分布,原产地也是北美,靠触发捕虫夹里的感觉毛来捉虫。
“四娃”是貉藻,比较少见,完全生活在水中,用捕虫夹捕食水中猎物。
“五娃”是茅膏菜,全身带黏液,靠黏液捉虫,著名生物学家达尔文生前最爱研究它。
“六娃”是捕虫堇(jǐn),也少见,乍看像多肉,全身有黏液和细毛,都是为了粘住昆虫。和普通植物不同,它的叶片会向内卷,目的是防止虫子逃跑。
“七娃”是狸藻,适应能力强,既有陆生种类,也有水生种类:水生狸藻用捕虫囊吸猎物,陆生狸藻则靠根部捕虫囊“猎杀”。
培育+学生运营助科学实践
从去年起,北京景山学校远洋分校对老旧的组织培养室进行了系统性改造。考虑到食虫植物对光照、水质的特殊需求,我们专门配了定制化色谱灯模拟自然光谱,装了专用净水器优化水源,还通过科学调控温湿度、光照等,把闲置空间改造成了功能完善的食虫植物特色实验室,为植物生长创造了专业条件。
在师生共同精心栽培下,实验室已引进30多种食虫植物。经过适应性培育,大部分物种都适应了新环境,好望角茅膏菜、阿帝露茅膏菜等还实现了自主繁育,种群不断扩大,植物总量从最初的50余株增长到现在的近500株。
这个实验室完全由学生管理运营,充分发挥了大家的自主能动性。我们还把食虫植物融入校内选修课、社团课、研学活动、科技节和各类科技竞赛中。未来,我们会重点关注我国本土食虫植物,以其为载体,为培养学生科学素养、提升创新能力搭建更广阔的实践平台。
(作者高源系北京景山学校远洋分校科学副校长,方子祺系北京景山学校远洋分校科学教育中心负责人)