植物學史
捕蠅草最早記錄可追溯到1760年1月24日,美國北卡羅萊納州州長阿瑟·多布斯(Arthur Dobbs)發出的函件中首次對捕蠅草進行了描述,1768年約翰·埃利斯(John Ellis)在寫的一篇文章中把捕蠅草這種植物稱之為"Dionaea"。"Dionaea"來源于希臘神話當中的海洋女神狄俄涅(Dione),她與宙斯生下了維納斯(Venus)——愛與美之神(Dionaea=Venus)。捕蠅草的學名"Dionaea muscipula",英文名為"Venus Flytrap",意思是很美又極富寓意的名字,她用她的美麗狩獵愛情,美麗是個陷阱,一旦陷入無法自拔,捕蠅草是愛與美的象征。
據說因為葉片邊緣會有規則狀的刺毛,那種感覺就像維納斯的睫毛一般,所以英文名稱為Venus Flytrap,意思是“維納斯的捕蠅陷阱。
形态特征
捕蠅草株高10-30厘米;莖直立,纖細;基生葉小,圓形,花開時枯萎;莖生葉互生,具細柄,長約1厘米,呈彎月形或扇形,基部呈凹形,分為兩半,邊緣及葉面具多數細毛,分泌黏液,呈露珠狀,葉緣中間有3根對刺激反應靈敏。葉片通常向外張開,葉緣蜜腺散發出甜蜜的氣味。花葶高30厘米;總狀花序;小花白色;萼片5個,基部聯合,卵形,有不整齊的緣齒,邊緣有腺毛;花瓣5個,白色,狹長倒卵形,較萼片長,具有色縱紋;雄蕊5枚,花絲細長;雌蕊1枚,子房上位,1室;花柱3個,指狀4裂;蒴果;種子細小,橢網形,有縱紋。
捕蠅草屬于維管植物的一種,是很受歡迎的食蟲植物,擁有完整的根、莖、葉、花朵和種子。它的葉片是最主要并且明顯的部位,擁有捕食昆蟲的功能,外觀明顯的刺毛和紅色的無柄腺部位,樣貌好似張牙利爪的血盆大口。
根和莖
捕蠅草的根比較短并且不發達,主要的功能是吸取水份。它的莖也比正常的一般植物小,連接葉柄并不明顯,不過在生長過程之中地下會發育出鱗莖,鱗莖屬于演化過的一種變态莖。
葉子
捕蠅草的葉子由中心部位生長出來,屬于輪生的葉子,顯連坐狀以叢生的形态生長。中央長出來扁平或者細線狀好似翅膀形狀的是屬于葉柄的部分,原生種的葉柄是扁平如葉片一般,因為反而像是葉子,所以也稱做假葉。
葉柄的末端帶有一個捕蟲夾,這才是會捕捉昆蟲的葉子的部分,正面分布有許多的無柄腺,一般是紅色或者橙色,越接近葉綠的地方的無柄腺就越少,這部分是分泌消化液來分解昆蟲或者吸收昆蟲的養分的部位。葉綠長有齒狀的刺毛,刺毛的基部有分泌腺,會分泌出粘液,作用是防止昆蟲掙脫和葉瓣粘合。這種的葉子擁有捕捉昆蟲的特殊功能,和特殊的模樣,屬于變态葉中的“捕蟲葉”。
因為葉子是由中央生長出來的,所以越外層的葉子就越老。捕蟲葉中央分開,形似貝殼一樣的為兩瓣的構造,長2-3厘米。葉片内側一般的原生種為橙色、紅色或紫色,主要是因為消化腺體的色素(花青素)成分影響(光合作用時光線充足),也有一些因生長環境影響的關系沒有色素産生,這時葉子就會比較接近黃綠色。兩瓣均等的葉片内側長有數對細小并且敏感的“感覺毛”,一般擁有3-5對。
花
捕蠅草的開花時期為初夏到盛夏,初期的時候會生長出花莖,每個花莖擁有5-10個花苞,每日依序開出白色的花朵。原則上每株花隻會開出一個花莖,如果生長的環境和養分充足的話,有時候也會生長出兩個花莖,一般正常狀況下大都為五片花瓣和五花萼,偶爾也會有六片花瓣的變異株,雄蕊有十數根,中央會有一根雌蕊,擁有分叉狀的柱頭。
捕蠅草同株受粉的現象比較少,原因是因為當雄蕊的花要長出花粉的時候,雌蕊的花柱是封閉的狀态,等到雄蕊開始向外側斜傾倒的時候,柱頭才會開放變成分叉狀,這時候才是處于可以受粉的狀态。這類雄蕊先成熟後雌蕊才長成在植物界相當常見,主要就是要避免同株受粉的情況。一般專業術語稱這種花為“雄蕊先熟花”。
除了花莖外,一般不會有向上生長的較高大的部分,正常的莖短小不易發覺,葉柄和葉子又幾乎是貼地而生長。這是食蟲植物的一種特征,因為除了捕食昆蟲吸收其養分外,為了後代的延續也需要借助昆蟲協助傳粉。所以,必須将補充葉和花兩個部分有所區分,可以說這是大自然給予它們的天然智慧。
主要品種
産地生境
捕蠅草僅存于美國的南卡羅萊納州東南方的海岸平原及北卡羅萊納州的東北角。在原産地卡羅萊納州,捕蠅草生長在潮濕的砂質或泥碳的濕地或沼澤地,這些地區通常呈現草原的形态,隻有零星的松樹分布着,因此很開闊,能接受到大量的日照。這裡的氣候溫暖而潮濕,在夏季,白天炎熱,晚上也還能保持溫暖,冬季則很冷,但并不至于冷到經常降雪。捕蠅草為沼澤生植物,原生環境沒有高大植物遮陰,喜陽光。捕蠅草的原生環境算是沼澤型的草原,濕度相對較高,要大于50%,生長溫度15-35℃,适宜溫度21-35℃。
生長習性
捕食方式
捕蠅草的捕蟲過程大概是所有食蟲植物之中最為奇特,捕蟲機制最為複雜。捕蠅草的捕食構造是由一左一右對稱的葉片所形成的夾子,這個夾子狀的構造是南葉子特化而來的,至于連接捕蟲器葉片狀的構造是葉柄。捕蟲夾上的外緣排列着刺狀的毛,乍看之下很銳利,會刺人,但其實這些毛很軟。這些毛的功能是用來防止被捕的昆蟲逃脫。當捕蟲夾夾到昆蟲時,這些夾子兩端的毛正好交錯而成為一個牢籠,使蟲無法逃走。捕蟲夾内側呈現紅色,仔細觀查會發現上面覆滿許多微小的紅點,這些紅點就是捕蠅草的消化腺體。在捕蟲夾内側可見到三對細毛,這細毛便是捕蠅草的感覺毛,用來偵測昆蟲是否走到适合捕捉的位置。大多數的捕蟲器隻帶有三對感覺毛,但也可能産生多出一根到數根感覺毛的捕蟲器。
捕蟲夾的閉合是一個精确的控制過程,此過程最初是在昆蟲碰到位于夾子上的感覺毛時開始的。引起閉合的條件為一個捕蟲器中任意一根感覺毛被觸碰到兩次,或是分别觸碰到兩根感覺毛。觸碰感覺毛的時間間隔對于閉合有決定性的影響:假如兩次的觸碰間隔在20-30秒内則能閉合,超過這段時間則需要有第三次成功的刺激才會閉合。捕蟲器需要兩次的刺激,為的是确認昆蟲已經走到适當的位置。當捕蟲器受到第一次的刺激時,此時昆蟲隻是稍微走入捕蟲器;若捕蟲器現在就閉起來,隻不過夾住昆蟲的一部分,那麼昆蟲能夠逃脫的機會便很大。當捕蟲器受到第二次的刺激時,此時昆蟲差不多也走到捕蟲器的裡面,這時閉合的捕蟲器便能将昆蟲确實地抓住,關在捕蟲器之中。
捕蟲的信号并非直接由感覺毛所提供。在感覺毛的基部有一個膨大的部分,裡面含有一群感覺細胞。感覺毛的作用有如杠杆,昆蟲推動了感覺毛,使得感覺毛壓迫感覺細胞,感覺細胞便會發出一股微弱的電流,去通告捕蟲器上所有的細胞。由于電流會四散傳向整個捕蟲夾,所以引發閉合并不需要觸碰同一根感覺毛,隻要在同一捕蟲夾中任兩根感覺毛發出電流,便能引發閉合運動。當然,感覺毛所發出的電流僅影響其所在的捕蟲夾,不會幹擾到同一植株上其他捕蟲夾的動作。
在受到刺激之前,捕蟲夾呈60。角張開着,當受到昆蟲刺激時,捕蟲夾以其葉脈為軸而閉合。捕蟲夾的閉合與捕蟲夾上的細胞膨脹有關。當捕蟲夾上的細胞得到感覺細胞所發出的電流,其外側的細胞便快速膨脹,使得捕蟲器向内彎,因而閉合。
閉合的過程分為兩個階段。第一階段,夾子快速關閉,以便捕到昆蟲,此時捕蟲夾隻是夾住昆蟲而已;第二階段,捕蟲夾向内收縮,以便使捕蟲夾的内側能夠盡量貼近昆蟲,這時捕蟲器已經完全緊閉,不留一點縫隙。之後,夾子關閉數天到十數天,此時昆蟲被分布于捕蟲器上的腺體所分泌的消化液消化。昆蟲被消化完後,捕蟲器會再度打開,等待下一個獵物;剩下無法被消化掉的昆蟲外殼,便被風雨所帶走。4
閉合過程的第二階段須要昆蟲的掙紮才能進行,因為這樣才代表捕蟲器所捉到的确實是昆蟲,是活的獵物。捕蠅草有時會誤捉到枯枝、落葉,如果少了這項确認機制,必然會将養分浪費在消化無法消化掉的雜物上。若捕蟲器誤捉到雜物,隻要沒有持續的刺激,在數小時之後便會重新打開捕蟲器,等待下一個獵物。
繁殖方法
捕蠅草有無性和有性繁殖兩種繁殖方式。無性繁殖包括葉片扡插、珠芽分植、子株分植3種;而有性繁殖隻有人工授粉1種。
葉片扡插繁殖法:先将葉片由基部整片切下,葉越老越好。然後将切下的葉片平放或斜插于濕潤的水苔或泥炭土上,置于光線充足處,并蓋上玻璃闆,維持插床的高濕度,以利于葉基部切口長出株芽。待2個月後長出的小植株有3-4片葉時,便可移植上盆栽培。
珠芽分植繁殖法:捕蠅草的葉柄基部會長出鱗片狀株芽,這些珠芽為潛伏芽,每當其頂芽白然或人為損傷不能再生長時,這些株芽就會發根長葉,成為新株,此時可将其從母株分離,另盆栽植。繁殖時,可将頂芽有意識地掐掉,促進萌發新株。
子株分植繁殖法:捕蠅草開花後,其花序頂端花苞片處會自然長出一些小植株。當這些小植株長出根後即可從母株分離,另盆種植。完成子株分植繁殖的花梗此時也要剪去,以免過多消耗養分,影響母株繼續正常生長。
有性繁殖法:捕蠅草可實施自花授粉和異花授粉法進行繁殖,為了獲得生命力強的種子,利用人工授粉的方法進行異花授精十分有必要。具體方法是:将一朵花的花粉抖落于白紙上,再用毛筆蘸上花粉掃于另一朵花的柱頭上。授粉後4-6周,種子便會成熟。這些細小的黑色種子以随采随播發芽率最高,亦可收集于密封玻璃瓶中,放于冰箱内保存,待來年再播,但發芽率一般隻達到30%。播種可采用撒播法,将細小的種子直接均勻撒播于培養土表面,保持濕潤,并蓋上玻璃闆,置于強光下和25℃的室溫下,1個月左右萌發。待小苗長出4-6片葉時,便可移植。
栽培技術
煉苗
組培苗煉苗的最佳時機
試管苗在數周的組織培養過程中,已經适應了高溫、高濕、無菌的環境,一旦将它移到環境較為惡劣的培養瓶外,則往往難以适應而導緻大量死亡。因此,組培試管苗的質量直接關系到移栽成活率和移栽後的生長發育狀态及其成品率。為了提高移栽成活率,移栽之前,必須對試管苗進行煉苗處理。當捕蠅草試管苗高度達到2-3厘米、大部分根系在1厘米左右、生長的均勻健壯時為煉苗的最佳時機,可以進行室内煉苗。
煉苗最佳環境
可以将試管苗移入普通的室内煉苗2天,要求在溫度保持20℃左右、光照2000勒克斯的室内環境打開試管瓶口,放置2天左右。然後移入室外的煉苗,最好放置在20℃左右、有1層遮蔭網遮蔭、濕度不低于70%的濕潤環境中,再次煉苗3天左右。
清洗分株
将試管苗倒入準備好的清水中,将根部培養基清洗幹淨,因為如不脫出基質,将會導緻幼苗在移栽後滋生出大量微生物,影響其發育和生長。捕蠅草組培苗的根系為根狀莖匍匐,要在保護好幼嫩組培苗的基礎上逐一分株,避免損傷其根系,這樣可以提高小苗的移栽成活率。
移栽管理
移栽時間
捕蠅草的移栽時間可以分為春季(3-5月)、秋季(9-10月)2個季節,此時溫度為10-30℃,比較适合捕蠅草幼苗的生長,但是要注意濕度的保持。這樣在第2年的4月都可以開花。
基質、水肥管理
基質:适合的基質為滅菌的泥炭土與沙按1:1的比例進行配置。攪拌均勻後,裝入耐高溫的塑料袋中,在120℃的條件下高壓滅菌1小時後放涼。也可以單用泥炭土或水苔作為栽培基質。
水分:定植後将噴土浸透,然後注意濕度的管理。以噴霧的方式保持濕度,1天噴霧7-8次,保持濕度不低于80%20天,還要注意偶爾進行通風換氣。盆内的基質也要注意澆水,以土面有少量的積水為宜。
營養:捕蠅草是一種特别喜肥的植物,定植1周後對其進行噴施500倍稀釋的MS培養基營養液。有條件者也可以人工喂飼一些諸如蚊蠅或粉蟲之類的小昆蟲于捕蟲葉内,以達到補充養分和代替施肥的目的。
病蟲防治
捕蠅草是一種食蟲植物,但是也會被其他的生物所食,如一些較大的昆蟲,如金龜子以及蚜蟲、介殼蟲,其會啃食幼莖或嫩葉;病害主要有葉斑病和莖腐病,直接影響捕蠅草的生長。害蟲可用滴滴畏或氧化樂果1000倍液噴殺;葉斑病可用托布津或百菌清500倍液噴灑防治;而莖腐病發生時,除了要剪去腐爛的莖段,還要用石硫合劑或高脂膜500倍液噴施防治。
主要價值
盆栽可适用于向陽窗台和陽台觀賞,也可專做栽植槽培養;捕蠅草被譽為自然界的肉食植物。
保護現狀
保護級别
列入《世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄》(IUCN 2000年 ver 3.1)——易危(VU)。
種群現狀
在原産地的捕蠅草在生存上卻受到人類活動的威脅。人口快速增加因而剝奪捕蠅草的生存空間,而且因為人為幹預自然野火的發生,使得這些地區開始長出一些小型灌木,因而遮蔽捕蠅草的陽光。因此,捕蠅草被試着引入其他地區進行複育,像是新澤西州和加州。在佛羅裡達州已順利歸化,而成為很大的族群。