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1、食虫植物的捕虫器及其演化张彦文(丹东师专生物系丹东118003)摘要:本文系统地阐述了食虫植物的类群和分布式样,尤其对其捕虫器的结构和类型作了比较研究,并对食虫植物的起源、演化进行了初步探讨。关键词:食虫植物捕虫器演化中图分类号:Q941一、食虫植物概述当然,有人提出某些食虫植物如捕虫堇、瓶子草、猪食虫植物(insectivorousplant).也可称肉食植物笼草等在消化虫体时可能有细菌等微生物参与。(Canivorousplant),是植物界中一类特殊的群体。但是,食虫植物捕捉虫类的结构、方式,即可称为捕它们自身可以光合自养,同时又可以通过多种方式捕捉虫类并消化吸收其动物性养料以补充
2、自己的营养,这一独特的营养方式似乎超出了人们对植物的理解,因此从十八世纪起就引起了许多植物学家的关注。这其中包括英国的Ch·达尔文,J.DHook2erW.TDyer,德国的K.L.E.Govebd,C.A.Fenner,美国的F.E.Lloyd,时至今日,在欧美、澳大利亚等国,仍有不少植物学家在不断探索食虫植物的奥秘。食虫植物并非一个自然类群。目前世界各地已发现并予以肯定的食虫植物约有500种。它们分属6科15属(此处不含约20属50种肉食真菌)此外,尚有几个属种如Roridula.Aquilegiabuengeriana等可以粘捕昆虫等。但还没有证据表明它们从虫体中得到益处。因此,没
3、有将其列入其中。食虫植物的分布区很广,种类最集中的地区是澳州、非洲南部,其次为美洲、欧洲,东亚地区种类偏少,我国有3科,5属30种及变种,具体属种及分布见表Ⅰ。二、食虫植物捕虫器的类型在这6科15属中,基本均为食虫植物独有,且单型属就占1/3,它们彼此亲缘关系较远,可超出目甚至亚纲。可见,它们是彼此独立演化出的类群,虫器(traps)的类型却复杂多样,不同科属之间差别很大,它们中有的类型简单实用,有的精巧别致,让人惊叹。各科、属植物捕虫器的形态描述、解剖构造、捕虫机制等已被许多植物学家做过程度不同的研究。并多模拟人类的某些工具予以名称,其类型归属及模式图见附表Ⅱ.从表中可以看出,食虫植物
4、的捕虫器可分为5种不同类型,每种类型都有其独特的属种和捕虫方式,具体情况如下:1.蝇纸型或粘鸟胶型(Fly-paperorbirdtraps)这是一种结构相对较简单的类型,存在于Byb2lis和Drosophyllum属中,这些植物仅通过叶片上不同部位的腺体分泌粘液,然后用此粘液粘捕昆虫等,粘液中可能含有糖、芳香物质等。反光及色泽都可能对吸引昆虫、取食起一定作用,整个捕食过程没有某种特化或非特化结构以运动方式协助,腺体的种类一般分为有柄和无柄两种,其它属的还有其它类型,有柄腺体多分泌粘液,无柄腺体多分泌酶类。这种捕虫器显然在演化上是较低级的,但在捕捉体重较轻的飞虫时还是有效的。2.积极型
5、(activetraps)此型要比蝇纸型高级,其存在于捕虫堇和茅膏但这些独立演化的类群却有着趋同的捕虫习性。菜属中,这种捕虫器在捕虫时,叶片上的腺体分泌经许多人研究证实,食虫植物消化利用虫体营养的方式大致是相似的,即用分泌的粘液或液体窒息或溺死捕到虫体,也有的种类会释放一定量的毒素协助杀死虫体,然后分泌消化酶类溶解虫体的蛋白质营养成分,再通过一定途径吸收利用。目前,已从出粘液,同蝇纸型一样可吸引昆虫等,但较高级的地方在于除粘捕外,叶缘或叶片上的触毛对来自外界昆虫等的化学刺激有较敏锐的反应,据Ch.达尔文研究,捕虫堇的叶片粘捕昆虫后,叶缘会通过卷曲协助捕虫,并形成“临时的胃”消化虫体。圆叶
6、茅食虫植物的腺体中鉴定出11种与消化有关的酶。膏菜(D.rotundifolia),叶面上长的触毛对外界含氮物刺激的反应非常敏感,在叶片上局部触毛粘住较后上盖即落下盖住口道,由于上盖的边缘多有短艹柔大虫体时,其它触毛会弯曲过来增援,这些触毛的毛,所以口道会被密封,瓶内形成暗室,昆虫会失去逃脱的方向,这对此类植物捕杀昆虫等是有利的。5.鼠夹型(Mousetrap)具这种类型捕虫器的植物包括三个属,均属狸藻科,狸藻科另一个属即Genlisea属的捕虫器被F.Lloyd称为虾篓型(Lobsterpottrap),但其与鼠类型在形态结构上是相似的,捕捉机制也相似,因此,看似无必要细分,本文亦将其
7、列入鼠夹型。这样就有四个属的植物具鼠夹型捕虫器,其中绝大多数均为水生。该类捕虫器是一种由叶高度特化的囊状结构,一般在0.5-8mm,其前端有囊口,囊口周围有6-7条多细胞的尖长触须,整个外形非常象一个切甲类甲壳动物,泡囊最重要的部分是囊口和其内的瓣膜、囊口每边有3条刚毛,这些刚毛连同触须在内,形成一个中空的锥形空间。瓣膜斜插入囊腔,各壁都和囊壁相连,只有后缘不连,可以活动,成为进入泡囊的孔口,瓣膜边缘只能向内开,且无色透明,柔软而有
