肉食植物

肉食植物内容提要♣肉食植物♣肉食植物的收益♣肉食植物的捕食机制植物获取养分的生理机制排根菌根固氮寄生1.肉食植物为什么肉食?植物肉食性的综合特征♣1.吸引Attract♣2.滞留Retain♣3.捕获Trap♣4.杀灭Kill♣5.消化Digest♣6.吸收Absorption♣花♣树胶♣海芋♣生物碱♣种子♣根吸收养分只有肉食植物将这些特征集中在一起肉食植物的种类♣约600种♣单子叶植物3种♣双子叶植物10科，其中–狸藻属Utricularia221种–茅膏菜属Drosera152种–猪笼草属Nepenthes91种肉食植物捕获动物的方式♣粘胶♣Byblis(腺毛草科)♣Drosera(茅膏菜科)♣Drosophyllum(茅膏菜科)♣Pinguicula(狸藻科)彩虹草D.stolonifera,WAD.walyunga,WADroserazonaria,WAD.cuneifolia(S.Af.)D.filiformis,USAD.montana,Venezuela茅膏菜Pinguiculagypsicola,MexicoP.planifolia,SEUSAPinguiculagrandiflora,WEur.P.debbertiana,Mexico捕虫堇Drosophyllumlusitanicum,葡萄牙茅膏菜Portugal和Morocco♣陷阱♣Nepenthes(猪笼草科)♣Sarracenia(瓶子草科)♣Heliamphora(瓶子草科)♣Darlingtonia(瓶子草科)♣Cephalotus(土瓶草科)土瓶草猪笼草瓶子草NepenthesfuscaN.rafflesianaIndonesiatoCapeYork,Madagascar猪笼草科SarraceniaflavaS.purpurea瓶子草科S.purpureaWalpole土瓶草美国Albany眼镜蛇瓶子草瓶子草猪笼草科植物N.salbomarginata,的捕虫器十分光滑，里面有消化液，能捕获数千只白蚁Marlis,A.,Merbach,M.A.,Merbach,D.J.,Maschwitz,U.,Booth,W.E.,Fiala,B.,Zizka,G.(2002)Nature415:36–37.边缘擦伤对猪笼草捕食昆虫组成的影响－完整；＋擦伤蚂蚁及其它昆虫的坐标与白蚁不同Marlis,A.,Merbach,M.A.,Merbach,D.J.,Maschwitz,U.,Booth,W.E.,Fiala,B.,Zizka,G.(2002)Nature415:36–37.蜡质使器壁光滑，有利于捕食♣捕虫器的上缘有蜜腺吸引昆虫♣蜡质突起伸向罐内♣十分光滑的蜡质凸缘使昆虫跌入罐底(Riedeletal.2003Planta218,87-97)♣吸入GenlisearoraimensisUtriculariainflata♣Utricularia(狸藻科)♣Genlisea(狸藻科)U.arnhemensis狸藻Utriculariamenziesii狸藻的吸器U.vulgarisUtriculariahumboldtii狸藻的吸入器狸藻的捕虫器Schmucker&Linnemann1959U.vulgaris的捕食叶片，里面有捕获的昆虫螺旋狸藻Genliseamargaretae生长在马达加斯加一丛莲座状的绿色小叶片很多叶片伸向地下形成捕食的吸器PhotobyW.BarthlottScaleincm螺旋狸藻G.aurea生长在巴西原生动物北吸到吸器的开口处螺旋狸藻内有成排的纤毛，防止猎物逃脱♣咬合♣Aldrovanda(茅膏菜科)♣Dionaea(茅膏菜科)DionaeamuscipulaAldrovandavesiculosa，水生植物DionaeamuscipulaDionaeamuscipula的触须Dionaeamuscipula的触须和腺体当触须被碰弯曲时，感应细胞产生感应Hodick&Sievers1988澳大利亚的肉食植物Plus,newspeciesofDroseraandUtriculariahaverecentlybeenidentified!!WAVICNSWSANTTASQLDNumberofSpecies02080100DroseraUtriculariaAldrovandaCephalotusByblisNepenthes种数肉食植物的系统发生DrosophyllumDroseraRoridulaByblisPinguiculaIbicellaXXXXX肉食植物的系统发生CephalotusNepenthesHeliamphoraSarraceniaDarlingtoniaXXX肉食植物的系统发生DroseraRoridulaPinguiculaUtriculariaSarraceniaNepenthesDionaea肉食植物的系统发生♣肉食植物经历了多次进化♣不同祖先进化为相似的结构：-趋同进化Convergentevolution♣同意祖先进化为不同结构-分裂演进DivergentevolutionAlbertetal.1992,Science♣一般根系发育差，常有根状茎♣嫌钙♣对植物间的竞争敏感♣忍耐养分贫瘠的环境♣不耐遮荫♣能忍耐短期和长期的淹水♣无菌根、不固氮、不形成排根PygmyDrosera2.肉食性对养分吸收的作用捕食的对象♣几乎全是节肢动物♣茅膏菜和捕虫堇:小昆虫、苍蝇、蛾、蚂蚁、跳虫♣土瓶草:苍蝇、甲虫、蜘蛛♣猪笼草:苍蝇、半翅目昆虫、蚂蚁、白蚁、小型哺乳动物和鸟♣狸藻:轮虫、水蚤、孑孓♣螺旋狸藻:原生动物养分吸收来源于昆虫的N所占比例攀爬直立茅膏菜020406080100U.vulgarisU.multifidaD.rotundifoliaD.erythrorhizaD.macranthaD.pallidaCephalotusfollicularisNepenthesmirabilisDarlingtoniacalifornicaHeliamphorasp.Sarraceniapurpurea%NfromInsectsource不同属的植物来源于昆虫的N所占比例狸藻茅膏菜猪笼草EllisonandGotelli,TrendsinEcol.Evol.,16,623-9.Droseracloisterostigma体内来源于昆虫的N和P♣昆虫来源的N和P很重要♣对土壤N和P的利用能力弱(KarlssonandPate,1992,Oecologia92:8-13)00.511.52SeptemberOctoberN(µmoleplant-1)LownutrientsHighnutrientsInsectInsect+LNInsect+HN010203040SeptemberOctoberP(nmoleplant-1)LownutrientsHighnutrientsInsectInsect+LNInsect+HN生长在自然岩石生境的捕虫堇不施肥实验PinguiculavallisneriifoliaZamora,R.,Gomez,J.M.&Hodar,J.A.(1997)Oecologia111:443-451.增加猎物对照无猎物3.肉食植物的光合损失♣肉食植物的最大光合速率(Pmax)一般仅为同一地点非肉食植物的一半甚至更低♣茅膏菜和捕虫堇的Pmaxof对捕食虫子没有响应♣狸藻捕食叶片的Pmaxfor是非捕食叶片的一半——肉食性的代价Small1972,Can.J.Bot.50,2227-2233;MendezandKarlsson1999,Oikos,86,105-112;Knight1992,Oecologia,89,348-355♣肉食植物进化了多次♣肉食植物生活在贫瘠的环境中♣肉食性有利于肉食植物获得养分♣其代价是降低了光合能力，需要消耗碳水化合物来合成蜜汁传说中的食人树！