食蟲植物的奇妙世界

食 蟲 植 物 的 奇 妙 世 界 課 堂 上, 介 紹 完 捕 蠅 草 的 抓 蟲 機 制 後, 總 有 學 生 喜 歡 問 我 : 如 果 把 手 指 放 在 捕 蠅 草 的 捕 蟲 器 上 會 怎 樣? 當 我 告 訴 孩 子 們, 目 前 世 界 上 已 知 的 最 大 猪 籠 草 是 生 長 在 菲 律 賓 民 答 那 峨 島 的 美 林 猪 籠 草 (Nepenthes mirrilliana) 和 馬 來 王 猪 籠 草 (Nepenthes rajah), 它 們 的 捕 蟲 袋 長 度 可 達 40 至 45 公 分, 寬 度 則 有 十 幾 公 分, 被 科 學 家 發 現 不 僅 可 以 捕 食 小 型 節 肢 動 物, 還 可 以 抓 住 老 鼠 鳥 類 青 蛙 甚 至 是 幼 小 的 猴 子, 孩 子 們 總 是 露 出 驚 異 的 眼 神, 這 時, 就 會 有 人 舉 手 發 言, 言 之 鑿 鑿 地 告 訴 其 他 人, 我 知 道 在 幽 暗 的 森 林 深 處 真 的 有 食 人 植 物 會 把 人 抓 了 吃 掉 哦! 大 部 份 的 孩 子 聽 了 都 深 信 不 疑 食 蟲 植 物 又 稱 食 肉 植 物 (Carnivorous plant), 是 自 然 界 中 極 為 特 殊 的 一 群 生 物, 它 們 具 有 形 態 功 能 差 異 甚 大 的 捕 食 器 獵 捕 以 昆 蟲 為 主 的 小 型 動 物, 在 食 物 鏈 裡, 不 僅 扮 演 生 產 者 的 角 色, 還 兼 具 次 級 消 費 者 的 身 份 儘 管 食 蟲 植 物 與 我 們 熟 知 的 植 物 如 此 不 同, 但 它 們 畢 竟 屬 於 植 物 界 的 一 員, 所 有 植 物 會 面 臨 到 的 生 活 挑 戰, 包 括 養 份 的 攝 取 花 粉 的 傳 播 或 受 到 植 食 性 生 物 的 危 害 等 等, 它 們 也 無 可 豁 免 的 需 要 面 對 為 了 在 殘 酷 的 自 然 界 中 求 生 存, 有 些 種 類 會 利 用 一 些 寄 居 生 物 幫 助 加 速 分 解 捕 捉 到 的 獵 物, 一 方 面 有 利 於 養 份 的 吸 收 另 一 方 面 則 可 延 長 捕 蟲 器 的 壽 命 當 繁 殖 季 節 來 臨, 食 蟲 植 物 必 須 小 心 翼 翼 地 避 免 把 授 粉 昆 蟲 當 成 食 物 吃 掉, 否 則 可 能 無 法 延 續 香 火 接 下 來 的 介 紹, 你 將 發 現 食 蟲 植 物 與 昆 蟲 之 間 不 僅 是 吃 與 被 吃, 它 們 會 以 意 想 不 到 的 方 式 產 生 經 緯 交 錯 讓 人 驚 歎 不 已 的 交 互 關 係 在 討 論 這 些 有 趣 的 現 象 之 前, 先 來 看 看 什 麼 是 食 蟲 植 物? 他 們 為 什 麼 要 吃 蟲 又 如 何 吃 蟲? 何 謂 食 蟲 植 物? 一 般 來 說, 一 棵 植 物 必 須 同 時 具 備 能 夠 吸 引 生 物 捕 捉 生 物 並 殺 死 他 們 進 而 將 生 物 消 化 吸 收 等 能 力 才 能 被 稱 為 食 蟲 植 物 如 同 所 有 具 有 葉 綠 體 或 葉 綠 素 的 生 物 一 樣, 這 些 身 上 具 有 各 色 捕 蟲 構 造 的 肉 食 性 植 物 也 可 以 行 光 合 作 用 製 造 養 份 既 然 如 此, 他 們 為 什 麼 會 演 化 出 捕 食 小 生 物 的 能 力 呢? 食 蟲 植 物 生 長 的 地 區 多 是 岩 壁 酸 性 沼 澤 或 濕 地 等 嚴 重 缺 乏 氮 肥 的 地 區, 而 含 氮 養 分 為 生 物 體 內 合 成 蛋 白 質 與 DNA 的 主 要 成 份 之 一, 所 以 這 一 群 植 物 必 須 發 展 出 捕 蟲 能 力 以 解 決 土 壤 中 無 氮 可 用 的 窘 境 全 球 已 知 的 食 蟲 植 物 約 有 600 種, 包 括 食 蟲 鳳 梨 瓶 子 草 猪 籠 草 捕 蠅 草 毛 氈 苔 捕 蟲 堇 貍 藻 貉 藻 彩 虹 草 或 是 露 葉 松 等, 其 分 布 範 圍 函 蓋 了 歐 亞 非 澳 及 美 洲 等 地, 從 平 地 到 高 原 從 陸 地 到 水 中, 都 可 見 到 他 們 的 蹤 影 在 台 灣, 有 記 錄 的 食 蟲 植 物 有 17 種, 分 屬 於 世 界 分 布 最 廣 的 茅 膏 菜 科 和 貍 藻 科, 這 些 食 蟲 植 物 不 僅 引 誘 小 生 物 的 方 式 極 為 不 同, 他 們 的 捕 蟲 器 的 形 狀 與 捕 蟲 原 理 也 大 異 其 趣! 食 蟲 植 物 如 何 吃 蟲? 食 蟲 植 物 的 捕 蟲 器 都 是 由 葉 子 特 化 而 成 的 構 造, 依 照 抓 蟲 方 式 的 不 同 可 以 分 成 好 幾 種, 包 括 被 動 式 抓 蟲 的 黏 著 式 陷 阱 式 和 捕 蝦 籠 式 捕 蟲 器, 以 及 主 動 式 抓 蟲 的 吸 入 式 與 捕 獸 夾 式

捕 蟲 器 首 先 來 看 黏 著 式 捕 蟲 器 以 毛 氈 苔 和 茅 膏 菜 為 例, 這 一 類 食 蟲 植 物 的 葉 片 表 面 長 滿 腺 毛, 在 腺 毛 末 端 具 有 露 珠 般 的 黏 液 及 消 化 液 當 昆 蟲 受 到 蜜 露 或 是 香 氣 吸 引, 一 旦 沾 黏 在 葉 片 上 即 被 牢 牢 黏 住, 接 著, 葉 片 上 的 消 化 液 就 會 把 獵 物 慢 慢 分 解 掉 而 像 捕 蟲 堇 這 類 植 物 的 葉 片 則 不 具 突 出 的 腺 毛, 但 是 其 葉 子 表 面 具 有 一 層 像 奶 油 般 厚 厚 的 黏 液, 當 昆 蟲 爬 過 葉 子 表 面, 一 樣 會 被 牢 牢 抓 住, 平 貼 在 葉 片 上 的 無 柄 腺 毛 會 分 泌 消 化 液 將 蟲 子 身 上 的 蛋 白 質 消 化 殆 盡 食 蟲 鳳 梨 和 猪 籠 草 使 用 的 捕 蟲 器 皆 屬 於 陷 阱 式 捕 蟲 器 生 長 在 蓋 亞 那 高 原 的 食 蟲 鳳 梨 利 用 排 列 成 圓 筒 狀 的 葉 片 所 累 積 的 雨 水 來 抓 蟲 它 的 葉 片 具 有 非 常 容 易 脫 落 的 鱗 片, 因 此 當 昆 蟲 被 葉 子 鮮 豔 的 顏 色 吸 引 前 來, 多 半 會 失 足 滑 落 到 圓 柱 筒 底 淹 死 這 個 由 葉 片 圍 繞 形 成 的 小 小 水 世 界 寄 居 著 許 多 微 生 物, 它 們 會 幫 忙 將 掉 落 淹 死 的 蟲 體 分 解, 如 此 食 蟲 鳳 梨 就 可 以 輕 鬆 的 獲 得 小 蟲 身 上 的 含 氮 養 份 普 遍 而 言, 猪 籠 草 是 大 家 最 熟 悉 的 食 蟲 植 物, 它 們 利 用 袋 狀 捕 蟲 器 來 抓 蟲, 靠 著 捕 蟲 器 鮮 豔 的 色 彩 或 蜜 露 來 吸 引 昆 蟲, 其 捕 蟲 器 可 以 分 為 蓋 區 口 緣 區 瓶 肚 區 及 底 池 區 等 四 個 部 份 當 這 些 飛 行 的 小 生 物 被 猪 籠 草 吸 引 前 來, 由 陷 阱 裏 散 發 的 濃 郁 香 氣 便 會 將 他 們 慢 慢 引 入 袋 中, 口 緣 區 內 壁 的 倒 生 硬 毛 讓 昆 蟲 進 袋 容 易 出 袋 難, 當 它 們 試 著 往 下 探 尋 出 口 時, 瓶 肚 區 又 厚 又 滑 的 臘 質 層 會 讓 小 蟲 子 足 無 著 力 之 處 而 滑 入 具 有 消 化 液 的 池 底 淹 死 除 了 使 用 這 些 較 傳 統 的 顏 色 和 香 氣 誘 蟲 法 之 外, 生 長 在 汶 萊 的 白 環 猪 籠 草 (Nepenthes albomarginata) 使 用 的 誘 餌 堪 稱 一 絕! 白 環 猪 籠 草 在 捕 蟲 器 口 緣 區 會 長 出 一 圈 白 色 的 毛 髮 狀 構 造, 這 些 白 毛 看 起 來 與 白 蟻 喜 歡 吃 的 一 種 食 物 極 為 相 似, 一 旦 白 蟻 群 中 的 前 哨 兵 在 森 林 中 發 現 這 些 白 色 毛 髮, 便 會 回 巢 招 募 大 批 的 工 蟻 前 來 取 食 ; 在 一 陣 兵 慌 馬 亂 你 推 我 擠 之 後, 許 多 個 體 會 失 足 掉 入 捕 蟲 器 中 成 為 猪 籠 草 的 食 物, 而 這 些 被 吃 光 的 白 色 毛 髮 經 過 一 段 時 間 之 後 會 再 長 出 來, 並 靜 靜 在 林 中 等 待 再 次 被 白 蟻 發 現, 屆 時 這 棵 猪 籠 草 又 有 機 會 可 以 飽 餐 一 頓! 捕 蝦 籠 式 捕 蟲 器 是 螺 旋 貍 藻 的 專 屬 構 造 這 種 捕 蟲 器 呈 Y 字 型 螺 旋 管 狀, 內 側 長 有 倒 生 毛 就 如 捕 蝦 籠 的 設 計 一 般, 小 生 物 誤 入 其 中 後 只 能 不 斷 往 前 無 法 回 頭, 最 後 會 困 在 捕 蟲 器 中 被 消 化 吸 收 捕 蠅 草 和 貉 藻 的 親 緣 關 係 相 近, 兩 者 都 是 以 獸 夾 式 捕 蟲 器 主 動 獵 取 食 物 捕 蠅 草 的 捕 蟲 器 長 得 像 張 開 的 二 枚 貝, 外 緣 長 有 一 圈 長 刺, 靠 近 觀 察, 可 以 在 捕 蟲 器 內 側 兩 邊 各 找 到 三 根 感 覺 毛, 當 感 覺 毛 被 連 續 觸 碰, 整 個 捕 蟲 器 會 在 一 秒 鐘 內 快 速 關 閉, 外 緣 的 刺 就 會 像 柵 欄 一 樣 圈 住 蟲 子, 受 到 被 捕 昆 蟲 奮 力 掙 扎 的 刺 激 之 後, 捕 蟲 器 會 更 進 一 步 閉 合, 此 時 被 困 的 獵 物 已 完 全 沒 有 脫 逃 的 機 會, 只 能 等 著 慢 慢 被 消 化 液 分 解 生 長 在 歐 亞 澳 洲 淡 水 水 域 的 貉 藻 也 具 有 類 似 的 捕 蟲 器, 通 常 一 棵 貉 藻 的 捕 蟲 器 可 多 達 100 個, 與 捕 蠅 草 不 同 的 是, 他 們 的 捕 蟲 器 內 側 的 感 覺 毛 多 達 20 根, 當 感 覺 毛 被 觸 動, 捕 蟲 器 可 以 在 1/200 秒 閉 合 起 來, 這 些 水 中 殺 手 主 要 的 捕 捉 對 象 是 水 中 常 見 的 水 蚤 一 類 的 小 生 物 水 生 的 貍 藻 在 細 長 的 莖 上 長 有 食 蟲 袋, 這 個 袋 狀 捕 蟲 陷 阱 有 一 個 開 口 向 內 的 活 瓣, 在 囊 袋 口 則 長 有 觸 發 毛, 平 時 捕 蟲 囊 內 的 水 會 被 排 空 以 形 成 一 個 負 壓 的 空 間, 當 有 小 生 物 靠 近 碰 到 觸 發 毛, 捕 蟲 器 的 活 門 便 會 打 開, 強 大 的 吸 力 會 在 1/30 秒 內 將 小 生 物 與 水 一 併 被 吸 入 捕 蟲 器 中

與 食 蟲 植 物 共 生 的 昆 蟲 僅 管 食 蟲 植 物 對 大 部 份 的 昆 蟲 來 說 就 如 同 一 座 蟲 蟲 地 獄, 但 還 是 有 些 生 物 願 意 與 狼 共 枕 螞 蟻 在 昆 蟲 界 裏 是 出 了 名 的 保 鑣, 他 們 保 護 的 對 象 包 括 各 式 各 樣 的 動 植 物 生 長 在 婆 羅 洲 的 二 齒 猪 籠 草 (N. bicalcarata) 身 上 便 有 一 種 紅 褐 色 的 共 生 蟻 (Camponotus schmitzi) 住 在 它 膨 大 中 空 的 籠 蔓 中 當 猪 籠 草 抓 到 獵 物, 螞 蟻 會 潛 入 捕 蟲 器 中 將 部 份 獵 物 拖 回 巢 中 吃 掉, 由 於 捕 蟲 器 在 同 時 間 若 是 抓 了 太 多 的 昆 蟲 又 無 法 在 短 時 間 內 將 他 們 消 化, 會 縮 短 捕 蟲 器 的 壽 命, 因 此 螞 蟻 這 個 看 來 與 猪 籠 草 爭 食 的 動 作, 實 際 上 對 猪 籠 草 是 有 益 的, 此 外, 螞 蟻 還 會 幫 忙 擊 退 前 來 危 害 猪 籠 草 的 植 食 性 昆 蟲, 讓 猪 籠 草 在 森 林 裡 可 以 高 枕 無 憂 的 生 活 分 布 於 美 國 的 瓶 子 草, 其 捕 蟲 器 中 的 液 體 多 半 是 不 含 消 化 酵 素 的 雨 水, 所 以 消 化 食 物 的 工 作 是 交 由 寄 居 其 中 的 生 物 代 勞 以 紫 瓶 草 為 例, 在 他 的 捕 蟲 器 裡 可 以 找 到 蚊 子 蚋 肉 蠅 等 昆 蟲 的 幼 蟲, 以 及 水 蟎 輪 蟲 和 細 菌 等 小 生 物, 當 獵 物 掉 進 陷 阱 淹 死 後, 蚋 的 幼 蟲 和 水 蟎 會 先 將 屍 體 吃 掉, 吃 剩 的 食 物 碎 屑 再 交 由 細 菌 分 解, 而 濾 食 性 的 輪 蟲 與 蚊 子 幼 蟲 會 再 把 細 菌 當 成 食 物 吃 掉, 最 後, 這 個 食 物 網 中 的 最 高 級 消 費 者 肉 蠅 幼 蟲 再 以 輪 蟲 和 孑 孓 為 食 在 這 個 共 生 例 子 中, 紫 瓶 草 提 供 了 棲 所 食 物 和 氧 氣 供 給 寄 居 其 中 的 小 生 物 使 用, 這 些 寄 居 者 則 是 幫 助 紫 瓶 草 快 速 分 解 誤 入 陷 阱 的 小 蟲, 使 養 份 溶 解 在 瓶 內 溶 液 中 以 方 便 吸 收 利 用, 而 小 生 物 呼 吸 所 產 生 的 二 氧 化 碳, 也 可 供 紫 瓶 草 行 光 合 作 用 時 使 用 這 樣 的 合 作, 對 紫 瓶 草 和 居 住 其 中 的 小 生 物 來 說 真 是 雙 贏 的 局 面! 在 毛 氈 苔 彩 虹 草 與 南 非 捕 蟲 樹 等 利 用 葉 片 黏 液 抓 取 獵 物 的 植 物 上, 可 看 到 數 種 盲 椿 科 的 蟲 子 和 他 們 共 同 生 活 的 現 象, 這 些 盲 椿 可 以 在 充 滿 黏 液 的 葉 片 上 自 由 活 動 而 不 被 困 住, 因 此, 當 植 株 抓 到 獵 物 時, 他 們 可 以 非 常 輕 鬆 的 將 口 器 刺 進 受 困 的 蟲 體 大 快 朵 頤, 而 這 些 共 生 植 物 再 從 盲 椿 的 排 泄 物 中 得 到 他 們 生 長 所 需 的 養 份 食 蟲 植 物 與 授 粉 昆 蟲 間 的 關 係 每 年 到 了 繁 殖 季 節, 這 些 植 物 就 面 臨 到 兩 難 的 局 面 : 到 底 要 把 吸 引 來 的 小 蟲 當 成 美 味 的 大 餐 吃 掉, 還 是 要 留 下 活 口, 讓 這 些 小 蟲 幫 忙 傳 播 花 粉? 多 數 種 類 的 食 蟲 植 物 會 採 用 時 間 與 空 間 的 錯 位 來 解 決 這 個 棘 手 的 問 題 水 生 的 貍 藻 便 是 利 用 空 間 錯 位 來 避 免 誤 捕 授 粉 昆 蟲, 這 些 貍 藻 在 繁 殖 時 會 將 花 軸 高 高 挺 出 水 面, 讓 授 粉 昆 蟲 在 靠 近 時 完 全 不 需 要 擔 心 是 否 會 誤 觸 位 於 水 面 底 下 的 捕 蟲 陷 阱 ; 而 多 數 陸 生 種 類 的 瓶 子 草, 則 會 長 出 又 細 又 長 的 花 軸, 讓 花 朵 遠 離 捕 蟲 器 的 位 置, 以 降 低 傳 粉 媒 介 在 幫 忙 傳 宗 接 代 時 掉 入 捕 蟲 陷 阱 ; 另 有 一 些 瓶 子 草 在 每 年 開 花 期 間, 整 株 植 物 找 不 到 任 何 新 生 具 有 捕 蟲 能 力 的 葉 子, 如 此 將 繁 殖 與 捕 蟲 的 時 間 區 隔 開 來, 也 不 失 為 一 個 有 效 完 成 有 性 生 殖 的 方 法 最 後 再 看 看 產 於 西 班 牙 南 部 一 種 捕 蟲 堇 (Pinguicula vallisneriifolia Webb) 所 使 用 的 方 式 他 們 一 樣 具 有 又 細 又 長 的 花 柄 以 拉 開 花 朵 與 捕 蟲 器 之 間 的 距 離, 顯 然 的, 這 樣 的 措 施 它 們 仍 嫌 不 足, 研 究 發 現, 它 在 花 季 時 會 同 時 吸 引 蜂 類 等 中 大 型 授 粉 昆 蟲 和 薊 馬 與 小 甲 蟲 等 小 型 授 粉 昆 蟲, 就 授 粉 效 率 來 說, 薊 馬 與 小 甲 蟲 出 現 的 數 量 雖 然 驚 人, 但 是 它 們 的 授 粉 能 力 較 差

而 且 很 容 易 落 入 捕 蟲 陷 阱 中, 所 以 光 靠 他 們 來 傳 播 花 粉, 顯 然 並 不 保 險 ; 然 而 授 粉 效 率 較 好 的 中 大 型 授 粉 者 的 數 量 卻 是 少 得 可 憐, 因 此, 這 種 捕 蟲 堇 採 取 了 延 長 花 期 的 策 略, 讓 每 一 朵 花 能 夠 有 足 夠 的 時 間 讓 中 大 型 授 粉 者 與 小 型 授 粉 者 重 覆 傳 粉, 以 確 保 每 朵 花 都 能 產 生 相 當 數 量 的 種 子 傳 宗 接 代 結 語 食 蟲 植 物 並 不 像 電 影 裡 虛 構 出 來 的 生 物, 會 張 牙 舞 爪 的 獵 食 所 有 經 過 的 動 物, 因 此, 不 需 要 擔 心 手 指 會 被 捕 蠅 草 咬 住, 也 不 用 害 怕 走 在 森 林 裡 會 被 巨 大 的 食 人 花 抓 了 吃 掉 只 要 願 意 多 花 一 點 時 間 來 認 識 這 群 獨 特 的 肉 食 性 植 物, 它 們 多 姿 的 形 態 與 色 彩 和 多 樣 的 捉 蟲 策 略, 會 讓 你 領 略 到 大 自 然 神 奇 奧 妙 的 另 一 面! 照 片 與 圖 說 捕 蟲 堇 的 葉 子 表 面 具 有 一 層 厚 厚 的 黏 液, 可 以 黏 住 經 過 的 小 蟲 捕 蠅 草 的 獸 夾 式 捕 蟲 器 內 側 具 有 感 覺 毛, 一 旦 連 續 受 到 刺 激, 捕 蟲 器 就 會 合 起 來 把 小 蟲 子 困 住

猪 籠 草 利 用 袋 狀 捕 蟲 器 抓 蟲, 口 緣 區 的 鮮 艷 色 彩 可 以 吸 引 昆 蟲 掉 入 陷 阱 瓶 子 草 在 繁 殖 季 節 會 利 用 長 長 的 花 軸, 以 錯 開 花 朵 與 捕 蟲 器 的 位 置, 以 免 前 來 為 它 授 粉 的 小 蟲 掉 進 捕 蟲 器 裡 被 吃 掉