食虫起源之谜:贫瘠环境中为谋生计而逆袭
了解食虫植物,“氮”是绕不开的绝对主角。所有的食虫植物,之所以在植物界显得很“彪悍”,都是为了争取更多一些氮元素。
我们知道,植物吸收无机元素作为营养物,它们来自岩石矿物的风化以及有机物、动物的腐烂。氮是植物中继碳、氢、氧之后含量最丰富的元素。缺了它,绝大多数植物将无法完成生命周期,而其他元素也无法取而代之。
“氮元素在1772年被发现,它占据了地球大气78%,是氧氣的4倍之多,并且是氨基酸、蛋白质和核酸等的重要组成元素。”美国康涅狄格州大学教授迈克尔·C·杰拉尔德在《生物学之书》中写道,降解的动植物物质所含的氮,通过一系列的互利关系,形成植物营养素被吸收,而后再转变为气态,重归大气。
学界之前普遍认为,植物是直接从大气中吸收氮的,但1837年,法国农业化学家让·巴普斯迪特·布森戈证明这是错误的,还展示了植物从土壤中吸收氮的方式。氮从无机原料到有机化合物的同化过程是许多植物细胞的一个主要代谢活动。
大体上说,草本植物主要在叶片中同化硝酸盐,而许多的木本和灌木在根部同化这些硝酸盐。在单一的物种中,硝酸盐同化的位置通常取决于硝酸盐的供给量:当硝酸盐丰富时,叶片是主要的同化部位,但当硝酸盐供应受限时,根成了主要的同化部位。经过植物氮同化过程等一系列复杂操作,把土壤和叶面无机氮的可用性,与植物对于合成各种含氮化合物的需求联系在一起。……