捕蝇草

　　植物名称：维纳斯捕蝇草

　　拉丁学名：Dionaea muscipula

　　科属：捕蝇草科，维纳斯捕蝇草属

　　维纳斯捕蝇草非常美丽食虫植物，自然界最著名的肉食植物，其叶片上长有许多细小的触角。一旦有物体碰到捕蝇草，叶片会自动收拢并将外来物体包夹于其中。维纳斯捕蝇草叶片的合拢速度奇快，时间不到一秒。维纳斯捕蝇草分布的地理范围十分狭小，它们仅存在于美国北卡罗来纳州与南卡罗来纳州海岸部分地区。随着目前人工栽培技术发展，这种植物也越来越多被人们接受。

捕蝇草特点

捕蝇草是一种非常有趣的食虫植物，它的茎很短，在叶的顶端长有一个酷似“贝壳”的捕虫夹，且能分泌蜜汁，当有小虫闯入时，能以极快的速度将其夹住，并消化吸收。捕蝇草独特的捕虫本领与酷酷的外型，使它成为了最受国内宠爱的食虫植物！

　　形态特征

　　维纳斯捕蝇草是一种野生在卡罗莱纳（Carolina）南北沿岸沙地的食虫植物。其花朵直接从根部生长出来，而花柄则从玫瑰状的花瓣*直接伸出。花柄高度约一英尺（30厘米），周围包覆着成串的平头白色花朵。

　　每片叶子都由两片由中脉相连的圆裂片组成。每片裂片的外刃则布满流苏般的毛须。每个裂片的表面都长出三根敏感的丝。当昆虫一旦碰触到这敏感的丝，裂片就会突然咬合在一起，外刃处的毛须则互锁，将昆虫困在其中。叶子中的腺体分泌出汁液来消化掉 昆虫身体上较柔软的部位。一两周后，叶片再次打开，准备再次设下圈套来捕食昆虫。

　　分布范围

　　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。

　　种类习性

　　此类 食虫植物已经在这个星球上存在了成千上万年。该类植物有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。

　　消化过程

　　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。

　　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。

　　生存方式

　　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。

　　捕食技巧

　　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。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。

　　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2-25秒内被触动两次，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。

　　关于是什么致使叶片紧闭，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。

　　栽培技术

　　维纳斯捕蝇草本属于天然生长地野生植物，在家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。

捕虫原理和机制

捕蝇草的捕虫过程大概是所有食虫植物之中最为奇特，捕虫机制最为复杂的。捕蝇草的捕食构造是由一左一右对称的叶片所形成的夹子，这个夹子状的构造是由叶子特化而来的，至于连接捕虫器叶片状的构造是叶柄。捕虫夹上的外缘排列着刺状的毛，乍看之下很锐利，会刺人，但其实这些毛很软。这些毛的功能是用来防止被捕的昆虫逃脱。当捕虫夹夹到昆虫时，这些夹子两端的毛正好交错，而成为一个牢笼，使虫无法逃走。捕虫夹内侧呈现红色，仔细观查会发现上面覆满许多微小的红点，这些红点就是捕蝇草的消化腺体。在捕虫夹内侧可见到三对细毛，这细毛便是捕蝇草的感觉毛，用来侦测昆虫是否走到适合捕捉的位置。大多数的捕虫器只带有三对感觉毛，但也可能产生多出一根到数根感觉毛的捕虫器。

　　捕虫夹的闭合是一个精确的控制过程，此过程最初是在昆虫碰到位于夹子上的感觉毛时开始的。引起闭合的条件为一个捕虫器中，任意一根感觉毛被触碰到两次，或是分别触碰到两根感觉毛。触碰感觉毛的时间间隔对于闭合有决定性的影响：假如两次的触碰间隔在20到30秒内则能闭合，超过这段时间则需要有第三次成功的刺激才会闭合。捕虫器需要两次的刺激，为的是确认昆虫已经走到适当的位置。当捕虫器受到第一次的刺激时，此时昆虫只是稍微走入捕虫器；若捕虫器现在就闭起来，只不过夹住昆虫的一部分，那么昆虫能够逃脱的机会便很大。当捕虫器受到第二次的刺激时，此时昆虫差不多也走到捕虫器的里面，这时闭起的捕虫器便能将昆虫确实地抓住，关在捕虫器之中。

　　捕虫的讯号并非直接由感觉毛所提供。在感觉毛的基部有一个膨大的部分，里面含有一群感觉细胞。感觉毛的作用有如杠杆，昆虫推动了感觉毛，使得感觉毛压迫感觉细胞，感觉细胞便会发出一股微弱的电流，去通告捕虫器上所有的细胞。由于电流会四散向整个捕虫夹，所以引发闭合并不需要触碰同一根感觉毛，只要在同一捕虫夹中任两根感觉毛发出电流，便能引发闭合运动。当然，感觉毛所发出的电流仅影响其所在的捕虫夹，不会干扰到同一植株上其他捕虫夹的运作。

　　在受到刺激之前，捕虫夹呈60度角张开着，当受到昆虫刺激时，捕

捕蝇草

捕蝇草

虫夹以其叶脉为轴而闭合。捕虫夹的闭合与捕虫夹上的细胞膨胀有关。当捕虫夹上的细胞得到感觉细胞所发出的电流，其外侧的细胞便快速膨胀，使得捕虫器向内弯，因而闭合。

　　闭合的过程分为两个阶段。第一阶段，夹子快速关闭，以便捕到昆虫，此时捕虫夹只是夹住昆虫而已；第二阶段，捕虫夹向内收缩，以便使捕虫夹的内侧能够尽量贴近昆虫，这时，捕虫器已经完全紧闭，不留一点缝隙。之后，夹子关闭数天到十数天，此时昆虫被分布于捕虫器上的腺体所分泌的消化液消化。昆虫被消化完后，捕虫器会再度打开，等待下一个猎物；剩下无法被消化掉的昆虫外壳，便被风雨所带走。

　　闭合过程的第二阶段须要昆虫的挣扎才能进行，因为这样才代表捕虫器所捉到的确实是昆虫，是活的猎物。捕蝇草有时会误捉到枯枝、落叶，如果少了这项确认机制，必然会将养分浪费在消化无法消化掉的杂物上。若捕虫器误捉到杂物，只要没有持续的刺激，在数小时之后便会重新打开捕虫器，等待下一个猎物。

捕虫方式

　　食虫的习性大致上分为以下四步骤：

叶与感觉毛横切面在显微镜下的状态

叶与感觉毛横切面在显微镜下的状态

引诱昆虫捕捉昆虫利用消化液来分解与吸收利用吸收到的养份来维持生长不过并不是所有的食肉植物都是经过如此完整的过程，例如有些同类型的植物并不分泌出消化液，而是借由各种微生物来分解后吸取养份的。而捕蝇草在这个部份属于比较高等，具备相当完整过程的食肉植物。

　　捕蝇草的叶缘部份含有蜜腺，会分泌出蜜汁来引诱昆虫靠近。当昆虫进入叶面部份时，碰触到属于感应器官的感觉毛两次，两瓣的叶就会很迅速的合起来。生长于叶缘上的刺毛是属于多细胞突出物，没有弯曲的功能。当叶子很快速的闭合将昆虫夹住时，刺毛就会紧紧相扣的交互咬合，其目的就是防止昆虫脱逃。

消化与吸收

　　当捕获到昆虫被两瓣叶片给夹住后而无法挣脱，昆虫在挣扎的过程中叶片会越夹越紧直到几乎密闭的状态，这时两片叶瓣内侧密集的内腺体会分泌出消化液，利用这些消化液中含有的蛋白酶，将昆虫的蛋白质分解成以氮、氧、碳、氢为主，还可能包括其他元素构成的氨基酸并进行吸收。一般大约四天左右能分解完成并吸收较易消化的部份，之后再继续吸收剩余的氮、磷以及其它各种所需的微量元素。这些养份都吸收完毕之后，叶瓣就会再度打开，全部时间大约需花5－10天的程度，这时昆虫只剩下由几丁质组成的空壳残骸。

　　不过捕蝇草并无法分辨出所捕获之物的大小，有时也可能捕获到与叶片大小差不多的获物，例如小型青蛙或是长脚蜂之类。这时往往会造成来不及分解吸收，而获物自体就先腐败，所以叶片就会出现像食物中毒一般而枯萎。另外，每个叶片大约可以捕捉3－4次，超过这个次数叶子就会渐渐枯萎。

奥妙的自然神秘

　　当昆虫采蜜时第一次接触到感觉毛后叶片并不会有什么动作，但是如果连续刺激两次，那叶片就会在平均大约0.5秒以内马上合起来。而如果第二次碰触的时间与第一次碰触时间相差超过约20秒时，叶片会变成半合闭或是没反应的现象。如果在这时马上再刺激第三次，那叶片也会迅速的合起来。

　　经过实验调查，捕蝇草的感觉毛就像是一个感应装置，经过连续两次碰触的刺激时，叶的基部会产生大约100毫伏（mV）的活动电位（Action potential）到叶子表面上，造成叶片内侧的水分迅速流失，导致内外压力不等所以叶片就因此闭合。这样的捕虫机制是一组相当精密的结构搭配，而且刺激感觉毛就像是设定了定时装置一样，等到第二次确认才会闭合，最主要是为了提升捕虫的准确性，否则的话如雨滴、动物经过时均会降低并影响其捕虫的效率。

　　经由植物研究者确认了捕蝇草会发出活动电位这样有机制的机关，就类似动物的神经组织会产生传输信息一般。不过因为这必须连续碰触两次才会产生，也就是说应该还有个可以记忆的组织，至今依然还不清楚这样的记忆是如何在捕蝇草中运作。