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能流进化论——能流对猪笼草的选择

已有 1137 次阅读 2021-9-17 12:51 |个人分类:随想|系统分类:科普集锦

       猪笼草是一种主产于亚洲热带雨林地区的肉食植物,因捕虫笼像酒壶,又被称为雷公壶。猪笼草的捕虫笼由三部分组成:负责吸引猎物的笼盖和笼口的唇状结构;具引导性的蜡质区域;笼底部的猎物消化区域。

       人们一度认为,猪笼草对猎物没有选择性。近年来,植物学家研究发现,猪笼草不同种之间的捕虫笼形态不同,而这一差异恰恰是猪笼草获得氮素的不同策略的演化体现。其实,这个结果很容易从能流的角度解析。不同区域的能量供体(食物)种类不同,其与能量受体(氧气)之间的能势差就不同,进而对猪笼草的能量传递能力的需求就不同。此外,即使不同区域的能量供体和能量受体的种类相同,但因数量分布差异,也会导致不同区域对猪笼草的能量传递能力的需求不同。只有那些能够调整自身的能量传递能力以适应新环境的物种才能在新环境中存在下去。我们将从以下几个例子具体分析:

       1)能流对可介导白蚁与氧气之间能量传递的猪笼草的选择。在印度尼西亚婆罗洲、西马来西亚和苏门答蜡地区白蚁比较多,为了更好的介导白蚁中的能量向氧气传递,借以平衡白蚁与氧气之间的能势差,这些地区的猪笼草在笼开口处唇下有一层密集的白色绒毛,用以吸引附近的白蚁来啃食。在这一过程中,很多白蚁就会掉入捕虫笼中,进而其能量经猪笼草释放和传递。在该实例中,猪笼草通过在笼开口处长密集的白色绒毛来提升自己的能量传递能力,符合白蚁和氧气之间能流的需求,因而就有存在的可能。

       2)能流对可介导落叶与氧气之间能量传递的猪笼草的选择。广泛分布于东南亚地区的苹果猪笼草为了更好的介导落叶与氧气之间的能量流动,其笼盖向外翻折,开口完全敞开,以利于上方树木落叶的落入。苹果猪笼草对捕虫笼结构的调整增强了其获取落叶的能力,进而增强了其能量传递能力,符合落叶与氧气之间能流的需求。

       3)能流对可介导山地树鼩排泄物与氧气之间能量传递的猪笼草的选择。产于东南亚的劳氏猪笼草、马来王猪笼草和大叶猪笼草都有凹陷的大型开口和笼盖,其捕虫笼较长,尺寸正好与山地树鼩的体形相当。当山地树鼩舔舐猪笼草笼盖内表面腺体所分泌的蜜汁时,会将排泄物排入捕虫笼中。由此可见,这三种猪笼草对捕虫笼的调整,增强了猪笼草介导山地树鼩排泄物与氧气之间能量传递的能力,符合山地树鼩排泄物与氧气之间能流的需求。

       能势差的多样性意味着能流的多样性,进而意味着介导能流的生命体种类的多样性。我们眼中的其它生物所表现出来的出人意料,多姿多彩,千奇百态,其实是这些生物适应特定能流的常态,是能流对其能量传递介体选择的结果

参考文献

《生命之美:奇异之物的生存智慧》,林十之 著,长沙:湖南科学技术出版社,2019.4



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1 郑永军

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