萝藦花捕虫原理和原因是什么?


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14个答案
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fengfeixue0219植物分子生物学博士

2014-09-03 14:28

应该是和再力花一样,花内有结构在受到刺激后会扭动,夹住昆虫的口器/附肢,导致昆虫无法脱身而死亡。

这个现象国外也有人注意到,例如:http://lepidoptera.pro/community/12595http://davesgarden.com/guides/pf/showimage/153993 ,中,同样属于萝藦科的植物Araujia sericifera上也发现了类似现象。前一链接中归因于“花蜜太粘稠”,但这一理由无法解释为何昆虫会“花上死”这一现象。而且昆虫种类很广,包括鞘翅目、鳞翅目、膜翅目等,也不太可能是毒性原因。
国外的一张图其实很具有代表性:

可以看到这只天蛾的口器应是被花内的某些器官夹住了,导致无法摆脱所致。而且夹的很紧,能够承受昆虫的体重,甚至可能在活着的时候还有挣扎带来的额外力量。


被困住的天蛾试图通过攀附其他物体来逃脱,可以看见被拉直的口器。


类似的现象在其他植物中也能见到,最典型的是再力花。

再力花的内侧的瓣化雄蕊被碰触后,柱头会快速扭转,从而将访花的昆虫头部夹住,使其不能脱身。而对于小檗属一些种类来说,它的雄蕊在受到触碰后会迅速向花柱运动来将花粉“扑”在昆虫身上。个人推测萝藦科的一些植物可能也具有这样能动的花结构,在受到刺激后发生形态变化,从而夹住昆虫使其不能脱身。不过这一现象有什么生物学意义并不清楚。

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半夏夏半两个夏生物化学与分子生物学博士前

2014-09-10 21:15

萝藦属植物只分布在东亚,所以相关报道很少,必须得承认,还是西方人研究系统而仔细。

查了一阵子,发现2005年有一篇日本人研究萝藦(Metaplexis japonica)传粉的文章发表在J Plant Res上
Sugiura S et al., Moth pollination of Metaplexis japonica (Apocynaceae): pollinaria transfer on the tip of the proboscis. J Plant Res. 2005 Aug;118(4):257-62.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16059659http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16059659

之前用马利筋属的情况解释,总有点文不对题,读完这篇文章,因此萝藦的情况也透彻了。

总结下来

1,萝藦属的花【图a,去除一片花瓣】
区别于马利筋属花,雄蕊并没有形成hood和horn,那样显著的副花冠结构,
花瓣也没有如马利筋属那样,在花开后尽力反折;

2,萝藦属的花,区别于马利筋属花,
雄蕊虽然合并成桶,包裹雌蕊,但是并未完全“封死”雌蕊,或者说没有下文中的“桶底”结构,
柱头从顶端伸出并延长【图a,长长的白丝就是】。
但是雄蕊之间仍有“缝隙”——这里成雄蕊隙【图c&d,v=着粉腺;y=雄蕊隙;z=雄蕊隙在花冠底部的开口】,
相邻两个雄蕊之间的花药囊仍旧被着粉腺【图b,x=花药囊;v=着粉腺;w=连接器】联合。

z=雄蕊隙在花冠底部的开口
蛾子的口器从这里滑入,一路向上,直到拔出着粉腺。



3,萝藦属的花,主要的传粉者是夜行的蜜源蛾子,
这些蛾子前腿和中腿站在花瓣上【图e&f】,
用长长的口器伸到花冠底部吸取花蜜,偶然情况下口器划入“缝隙”——雄蕊隙中,
雄蕊隙中分布有防止倒行的刺状结构,蛾子只好往上拔,于是滑到缝隙顶端,带出着粉腺,以及上面相连的2个花药囊【图g&h】。

4,于是有些蛾子,没能拔出来,口器就“卡死”在雄蕊隙中。
所以回归正题,萝藦花上“卡死”了很多蛾子。
与马利筋属“卡腿”不一样,萝藦花卡住的是口器。



5,同样最后强调,与整个萝藦亚科的植物一样,
萝藦的传粉是低效的,结实率非常低(0.33%-0.1%),
花上被带走的花药囊比例非常低(8.8%-15.4%),
传粉昆虫挂上花药囊的比例非常低(6.2%)。所以卡死的概率更低。
如果说花上有很多卡住的昆虫,在了解了这些数据之后,应该惊叹的是,萝藦的花蜜到底为多少昆虫提供了食物!

而我没有查明白的一点是,
萝藦属的花,既然柱头已经伸到外面了,那么它的授粉,是如何进行的?
挂在口器上的花粉囊,是跟马利筋属花一样再塞进“缝隙”,还是直接在柱头上受精?

最后,最好先从马利筋属的情况读起!~

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没有查到萝藦属(Metaplexis)的,但是查到了很多马利筋属的相关材料,马利筋属(Asclepias)也是萝藦科(Asclepiadaceae),或者说萝藦科应该叫马利筋科。两属的花结构有些不一样,可能困死昆虫的机制有些不同。

所有材料均来源于网络,来源众多,就不一一引用了。最后有最主要的参考网页。

马利筋属植物的花非常特别,一般而言,花有花梗,花萼,花瓣,雄蕊,雌蕊。马利筋属植物这些都有,特殊之处在于其雄蕊。马利筋属植物有5个雄蕊,2心皮,分离,柱头2。

看这里,每个雄蕊,向外轮,形成了附属结构——hood(兜帽),hood上还长有角(horn),这个hood里面装的是满满的花蜜。据说,马利筋属植物的花蜜远远丰富于同等大小的其他花。

向内轮,5个雄蕊的花丝合生为合蕊冠(gynostegium),形成一个如倒扣的木桶

每一根花丝就如这个木桶壁上的一根木板。桶底,即柱头盘(stigmatic disc),严严实实的盖在柱头上方。

另一个关键点在于,这个木桶的壁是没有完全封死的,每个木板之间留有缝隙,“木板”向外延伸出一个结构,形成柱头隙(stigmatic slit),并且,缝隙还宽窄不一,靠近桶底的窄,靠近洞口的宽。整体呈现一个楔形。

被雄蕊困住的柱头,柱头隙是与外界接触的唯一通道。

仔细观察下图,黑点为起点,至下方的孔,就是柱头隙。黑点随后解释。

每根花丝上着生2个花药,但是这个花药也不像其他常见花朵,暴露在外,花药反折过来,也被花丝形成的合蕊冠包住了,就贴在形成柱头隙的那个”外延“结构上。相当于长在了木桶的木片里面。

每个木片有2个花药,相邻木片的相邻的花药,在柱头隙形成了一个特殊结构——就是那个黑点——着粉腺(corpusculum)和连接的translator,将这两枚花药连接起来。这时候看,两枚花药,就像在柱头隙两侧一样。

所以,每个着粉腺上连接的两枚花药,其实来自于不同的雄蕊。

这是多么神奇的一种花呀!它的雄蕊和雌蕊都是不见天日的。

昆虫前来采蜜的时候,为了瞄准有花蜜的兜帽(hood),腿只好放在两个兜帽之间的位置,也就是柱头隙。

兜帽上角(horn)的结构,估计也是为了定位昆虫。口器可以伸进去,但是不准站着。

冷不丁的,昆虫腿上的各种钩状结果,滑进柱头隙下方的圆孔了,等它想要飞走的时候,拔腿,腿或者这些钩状结构,就顺着柱头隙向上,越来越窄,然后堵在了着粉腺——那个黑点的地方。

昆虫奋力一拔,于是就把着粉腺——以及上面挂着的两枚花药囊,一起拔出来挂在腿上飞走了。

等到挂着花药囊的昆虫再飞到另一朵花上的时候,腿被卡住的情况同样发生,这次它还是顺着柱头隙拔出了自己的腿

但是挂在腿上的花药囊,就被这个楔形结构”捋“了下来,进入了柱头隙的里面——柱头室(stigmatic chamber)

于是花药就可以与柱头相见了,授粉完成。

下图,左,完好的花,中,着粉腺被拔出的花,右,花药囊进入柱头室的花。

因为马利筋属植物的2个柱头,5个柱头室进入的花药囊,只能使其中1个柱头受精。

这种传粉方式,听着就很复杂,再加上马利筋属植物还不能自花授粉,所以马利筋属植物的成功传粉率非常低。上百个小花的一个花序,到秋天能结果的没几个

一朵花两个柱头都受精的,长成一个羊角一样的两枚蓇葖果,而这种概率明显低于只有一个柱头受精的,所以大部分果实都只有一个角。

到这会,应该可以想象,那些被困住的昆虫是什么回事了!

它的腿卡在柱头隙中间,没能拔出来。

马利筋属植物是很多昆虫的重要蜜源,养活了太多昆虫,相比于它养活的昆虫,被卡死的是很小的一部分。主要卡死蝴蝶,蛾子之类,而蜜蜂很少有。所以跟昆虫的结构有关。

可能腿太粗了,容易被卡住?

另外,楼上有人说着可能是反应的一种没到平衡的协同进化,很是赞同!

在那些马利筋属植物作为外来植物的地方,这种协同更是没有平衡,所以很多蝴蝶——相比更被人喜欢——被卡死,所以这种植物又被称为butterfly killing vein,而不受欢迎。

至于萝藦,是不是同样的机制,还得学习。

萝藦科的很多植物都具有这种类似的花结构,还看到一个比较夸张的,似乎比较简便,把挂在口上的花药囊”踢进“柱头室就好了。

主要参考:

http://klipslab.com/milkweeds/
http://www.bobklips.com/earlyjuly2009.html
http://beacon-center.org/blog/2014/03/31/beacon-researchers-at-work-measuring-natural-selection-in-flowers/

欢迎讨论。

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杲小烨生物技术学士

2014-09-03 17:41

不要昆虫传粉就算了,还要把来访花的虫子弄死,这是什么心态……太腹黑了……

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好像是因为花蜜多且粘稠。
这些昆虫口器被黏住死掉的。

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我去年这个季节清早在徐州公园里拍到的,具体不知道是什么花,好像是大花婆婆纳。
整个花丛里充满了死亡气息,到处都是被夹住口器的透翅天蛾,有的还在扑翅,有的早已断气,就这么吊着。


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敢问这种花用什么方式“吃”掉虫子呢?也是为了获取氮元素吗?

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支持者: trier

那么这种花,不能靠昆虫授粉咯,只能靠鸟了?

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支持者: 小韭菜

我去……这植物是有毛病啊,要把人家夹死干嘛?

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只有一种可能了 虽说是搞笑的

那就是 ..........................................报复社会

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花和传粉昆虫不兼容。
还是这些被困死的昆虫的传粉昆虫无法给萝摩花有效传粉,所以杀死这些昆虫,一方面减少这些昆虫对可以有效传粉的昆虫的竞争,一方面阻止附近其他植物的繁殖为自己扩张地盘?

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null.二到不治而亡

2014-09-04 09:57

因为这些花是反佛教分子,他们是为了嘲讽“仁慈”的素食者才长成这样的。

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