可怕的监狱：金星捕蝇器的边缘尖峰的研究

星期五是美好的一天，灰色的日常生活即将结束（请原谅我在周六/周日为那些工作的人撒些盐），期待已久的周末在等待着我们，我们有时间做些愉快而有趣的事情：读一本书已经收集了创纪录的灰尘； 如果他们还记得您，请探望亲戚； 睡觉，不是从可怕的闹钟中醒来，而是自然地醒来； 在花盆中浇一朵花，很快就会演变成仙人掌，风滚草或肉食性怪物，就像电影《恐怖小店》中一样。 在这部电影中，杀手植物是一个虚构的作品，但它在现实世界中有一个祖先-掠食性植物，特别是金星捕蝇器。 该植物是昆虫界的Jason Voorhees。 就像杰森（Jason）的弯刀一样，它的边缘（边缘）刺也是a蝇的特征。 今天，我们将与您会面进行一项研究，科学家在其中决定检查这些峰值在捕获猎物中的重要性。 当然，它们很重要-您说的是对的，但是研究结果并非没有意外。 我们不会将蚊子拉扯到象鼻的那样，以便澄清。 走吧

可怕的监狱

我们都知道光合作用的概念，它是指将光能转换为化合物能量的化学过程。 但是，由于某些气候条件和生长地，并不是所有的植物都喜欢日光饮食，或者并非每个人都可以以这种方式专门供养自己。 如果您想生活，那么在这种情况下，能够旋转会演变成所有苍蝇的噩梦。 换句话说，食肉植物除了“经典”饮食外，还通过消化昆虫（或其他不幸的生物）获得必需的物质（例如，氮）。 总共，大约630种掠食性植物生长在地球的几乎所有区域，在狩猎方法和美食偏好方面都不同。

根据捕鱼的类型，捕食植物可分为两种主要类型：主动和被动。 前者具有活动部分（例如我们当前的女主人公，捕蝇器），而后者在叶子或容器的表面上有粘稠的分泌物，受害者会自行倒下。


巨人围裙

捕食性植物的最大代表是巨大的牛羚和猪笼草。 巨大的牛b类似普通的灌木，有着非常美丽的花朵，但是这种植物非常阴险-它的所有叶和茎都覆盖着小毛发（每张约30万片）和分泌果汁的腺体。 这种花蜜吸引了一个渴望免费食物的受害者，变成了自己，紧紧地粘在头发上。 同时，植物分泌的汁液不仅是诱饵，而且是一种消化工具。 圣经中的受害者可能是昆虫和蜗牛，以及小型两栖动物或降落失败的鸟类。


猪笼草与蜘蛛的共生关系，利用植物的水库作为“垂钓”的场所。

猪笼草的第二个名字是投手，直接说到捕获猎物的方法。 猪笼草有两种类型的叶子：普通叶子和不寻常叶子，它们形成一个悬挂在充满花蜜的空气中的水罐。 该水罐的边缘还覆盖着花蜜，因此，被其气味吸引的昆虫会坐下并卷入，被植物消化。 但是Nepentes与其他捕食者植物不同，他不仅是连环杀手，而且如果你愚蠢的话也是好朋友。 这种小动物以植物的花蜜为食，并用它的水罐作为夜壶。 废物被消化并为植物提供必需的营养。


即使是在捕蝇器开花时，也有其逻辑：为了防止授粉昆虫受到工业事故的侵害，花朵会在远离诱捕器的长茎上开花。

最后，是活跃的掠食者。 其中最著名的是捕蝇器。 细茎末端的叶子像一个陷阱或张开的，饥饿的，非常有齿的嘴。 诱捕器内部覆盖着稀疏且非常敏感的头发，受害人将其击中以激活诱捕器的关闭。 但是您认为，这种激活方法并不是最有效的。 如果是吹起风还是开始下雨，而头发被意外碰到了？ 但是不用担心，因为这种捕蝇器在多年的发展过程中完善了该机制。 要关闭百叶窗，必须至少触摸两根头发，且间隔不超过20秒。 在这种情况下，仅在反复刺激敏感的毛发之后，才会开始在陷阱内部进行消化。 因此，捕蝇器将不会开始消化过程，例如掉落的叶子，从而节省了用于实际生产的能量。

诱捕器中诱捕器崩溃的机理是基于化学和细胞过程。 最重要的作用是组织膨胀，即活细胞壳的应力状态。 当受害者刺激敏感的头发时，由于钾离子而产生动作电位，钾离子沿着叶裂开并刺激细胞。 陷阱打开时，其瓣向外弯曲（这样受害者就更容易掉入陷阱中），陷阱关闭时，瓣向相反方向弯曲。 因此，形成内部空间。 活着的受害者不会停滞不前，但会不断移动，试图脱身。 但是在这里，就像沼泽一样-移动得越多，淹死的速度就越快。 受害人不断运动会刺激头发，从而导致消化酶的释放。 如果发现猎物变得更聪明，更快并且能够逃脱，那么徒劳地关闭的陷阱将仅在2-3天后打开。

疏水阀操作的一个重要方面是其易碎性和变形性。 将薄板份额猛击到毛坯中会导致以下事实：在随后的时间里，捕集阱将关闭得更慢，并且打开状态的角度将更小。 据我们了解，这种变化会极大地影响猎物的捕获，并因此因饥饿而导致植物死亡。 此外，几次关闭后，陷阱会很快消失。


真相：食肉植物。 该视频包含许多黑色幽默和一些淫秽的语言。

捕蝇器的一个重要作用是边缘尖刺，防止受害者从诱捕器中逃脱。 但是，与敏感的头发一样，这些尖峰并不是那么简单。

该研究基于查尔斯·达尔文的假设，他是第一个描述维纳斯捕蝇器的狩猎机制的人，称其陷阱为“可怕的监狱”。 他认为，尖峰不仅对于保持猎物很重要，而且作为“过滤”猎物的独特方法也很重要。 换句话说，猎物太小，其营养价值将不足，会在峰值之间消失，而猎物太大，则只会露出叶片的一部分，并且会消失。 在第一种情况和第二种情况下，捕蝇器对于此类猎物的能量消耗都无法与它们的消化所产生的能量相提并论。 因此，捕蝇器的尖刺使其可以捕获一定大小的猎物。 但是，尽管自达尔文发现以来已经过去了100多年，但没有人在实践中检验他的假设。 这正是科学家们在研究中决定要做的。

科学家维纳斯捕蝇器的这种关注尚不清楚。 研究人员测量了野外和实验室中的猎物捕获效率，捕获器关闭时间以及边缘尖峰的影响。 此外，科学家还测试了没有尖峰的捕集阱的效率，此前已将其去除。

研究成果

在野外（美国北卡罗来纳州的绿色沼泽），实验室和混合条件下对植物进行观察。 绿色沼泽是仍可发现地方性species蝇的少数地区之一。 科学家们确定了14种植物，将它们的陷阱分为4类：有生命的和封闭的，死亡的和封闭的，有生命的和开放的，有生命的和开放的。 总共计数了100个陷阱。 在扫描的帮助下，确定封闭的陷阱内有东西（猎物或垃圾）：标记为“ 1”的陷阱，空的陷阱为“ 0”。

在封闭的野生捕蝇器陷阱中，只有24％包含猎物。 正是成功地确定了98个垃圾箱中有8个是垃圾箱，其中2个显然装有昆虫（一只蚂蚁和第二只蜘蛛）。 55±5％的陷阱是开放的，能够捕获猎物（鲜活的叶子）。 封闭的陷阱内部具有猎物的百分比范围从0％到50％不等，具体取决于所考虑的单个工厂。 在5棵植物中，该指标为0％，另外5棵（从0至33％），另外4棵为34-50％。

实验室实验涉及生长的植物和购买的，这些cket在野外占捕蝇器饮食的大约10％。 参与测试的所有昆虫均健康，所有六个腿都在适当的位置。 它们的长度为7至23毫米，重量-为0.026至0.420克。 在实验室测试中，所有诱捕器的标记方式均与野外观察相同：密闭但为空-“ 0”，密闭且内部有猎物-“ 1”。 陷阱测试在测试开始后3天零1周进行。


图像编号1：a-带有尖刺的陷阱， b-没有尖刺的陷阱， c-实验室实验（将1株植物放入盛有水的容器，1个cket和舷梯中，以使昆虫更容易进入植物）。

在第一种方法之后，科学家从封闭的阱中清除了边缘尖峰（ 1b ）。 此后，给植物1周的时间来恢复并打开陷阱。

陷阱重新打开后（已经没有尖峰了），使用新的板球进行了第二个测试阶段。 总共对34种植物进行了51次测试运行：17种植物-无需人工操作的观察结果，另外17种-去除荆棘前后的观察结果。 还有两种控制方法：板球死亡的5种和完全没有昆虫的2种。 因此，有可能验证陷阱的闭合仅是由于活板球而不是随机发生的。

在未经操纵的植物陷阱中，只有16.5％成功捕获了昆虫。 尖刺陷阱在4天后就恢复了，但是只有5.8％的陷阱能够捕获猎物。 但是，去除刺的步骤，即对植物组织的物理损害，没有负面影响。 因此，在原始植物和除去刺的植物中，闭合速度，植物生长和一般状况没有差异。 此外，在1周后，穗状花序开始重新生长。

与原始陷阱相比，删除尖峰成功狩猎的可能性降低了90％。


图片编号2：在野外（上图），在实验室（第二和第三张图）和在混合实验中（下图）狩猎捕蝇器的结果。

但是，观察数据已经表明，对于大生产规模，具有尖峰的好处将大大降低。 具有混合效应的线性模型表明，猎物的重量是狩猎成功的决定因素。 因此，仅增加0.1 g的昆虫重量，成功捕获的可能性就降低了73％。

自然，陷阱本身的尺寸也非常重要。 随着诱集装置长度的增加1厘米，为植物提供可口进餐的机会增加了2.9倍。 在这种情况下，边际尖峰的有无并不重要。


图片编号3：成功搜寻完整的植物（左）和除去荆棘的植物（右）的成功。 Z轴-捕获猎物的概率（从最小到最大的蓝红色变化），具体取决于猎物的重量（X轴）和捕获长度（Y轴）。

如上图所示，当捕集阱的生产重量和长度也较小时，从没有尖峰的捕集阱成功捕获的可能性（右图）足够小。 但是，随着重量的增加和长度的增加，该指标可与仍留有刺的植物相媲美。

混合实验是从实验室到北卡罗莱纳州植物园的位置变化，在那里种植了22只捕蝇器。 每个植物都有50/50个原始和无刺的陷阱（在花园里种植之前在实验室进行了清除，之后恢复了植物并打开了陷阱）。 观察持续了四个星期，科学家记录了所有数据：落入陷阱的被捕食者或垃圾的大小，封闭陷阱的大小，关闭/打开的频率等。

植物园中的植物成功捕获猎物的效果不是很高：原始陷阱中的占13.3％，没有尖峰的陷阱中占9.2％。 但是，这些结果与科学家在受控实验室条件下观察到的结果非常相似。 此外，从图2中的图表可以看出，在中等规模生产的情况下，准确观察到最大的成功可能性。


图片编号4：关闭第一个，第二个，第三个和第四个疏水阀所需的时间。

科学家还测量了第一种，第二种和第三种方法中捕集阱关闭的速率。 在第一次关闭期间，速度约为283±29 ms，在第二次期间为383±43 ms，在第三次期间为528±62 ms。 幸存到第四次关闭的那几个陷阱显示出速度显着降低至772±374 ms。 众所周知，捕蝇器的陷阱不能无限次地关闭/打开。 在研究过程中，第二次关闭后50个陷阱中仅38个幸存，第三个关闭后38个中有25个幸存，直到4周杂交实验结束前仅4个陷阱得以幸存。

为了更详细地了解这项研究，我建议您调查一下科学家的报告 。

结语

科学家注意到，陷阱中尖峰的重要性没有以前看起来的重要。 尤其是涉及大型陷阱和/或大型猎物时。 观察表明，板球经常精确地爬在陷阱的尖峰上（不在陷阱内）。 当疏水阀关闭时，the会给鞋钉施加压力，并容易脱出。 如果大型陷阱上没有刺，则没有任何可按压的东西，因此板球仍留在陷阱中。 事实证明，尖刺可作为大型昆虫的逃生工具。

用小的猎物，一切就很清楚：如果它引起陷阱的关闭，它将从尖刺之间的开口中出来。 因此，陷阱将再次打开而无需花费精力来消化营养不良的食物。 就大型猎物而言，捕蝇器似乎很乐​​意为大而多汁的人盛宴。 可以这么说，我抓住了一只大狼蛛，从容地消化了自己，却没有考虑寻找食物。 但是，实际上，一切看起来都不一样-大型猎物会使用尖刺来逃跑。 反过来，科学家将继续进行研究，以全面了解这对捕蝇器是否是一个弊端，还是仍然需要深思熟虑的进化机制来确保捕捞某些规模的昆虫。

尽管如此，这项研究使我们能够在数学测量和计算的角度看待掠夺性植物的生活，并了解并非所有的进化装置都有明显的目的。 动植物世界充满了我们仍需解决的秘密和奥秘。



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