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(jī)制最為復(fù)雜的。捕蠅草的捕食構(gòu)造是由一左一右對稱的葉片所形成的夾子,這個(gè)夾子狀的構(gòu)造是由葉子特化而來的,至于連接捕蟲器葉片狀的構(gòu)造是葉柄。捕蟲夾上的外緣排列著刺狀的毛,乍看之下很銳利,會刺人,但其實(shí)這些毛很軟。這些毛的功能是用來防止被捕的昆蟲逃脫。當(dāng)捕蟲夾夾到昆蟲時(shí),這些夾子兩端的毛正好交錯(cuò),而成為一個(gè)牢籠,使蟲無法逃走。捕蟲夾內(nèi)側(cè)呈現(xiàn)紅色,仔細(xì)觀查會發(fā)現(xiàn)上面覆滿許多微小的紅點(diǎn),這些紅點(diǎn)就是捕蠅草的消化腺體。在捕蟲夾內(nèi)側(cè)可見到三對細(xì)毛,這細(xì)毛便是捕蠅草的感覺毛,用來偵測昆蟲是否走到適合捕捉的位置。大多數(shù)的捕蟲器只帶有三對感覺毛,但也可能產(chǎn)生多出一根到數(shù)根感覺毛的捕蟲器。
捕蟲夾的閉合是一個(gè)精確的控制過程,此過程最初是在昆蟲碰到位于夾子上的感覺毛時(shí)開始的。引起閉合的條件為一個(gè)捕蟲器中,任意一根感覺毛被觸碰到兩次,或是分別觸碰到兩根感覺毛。觸碰感覺毛的時(shí)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到30秒內(nèi)則能閉合,超過這段時(shí)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,為的是確認(rèn)昆蟲已經(jīng)走到適當(dāng)?shù)奈恢?。?dāng)捕蟲器受到第一次的刺激時(shí),此時(shí)昆蟲只是稍微走入捕蟲器;若捕蟲器現(xiàn)在就閉起來,只不過夾住昆蟲的一部分,那么昆蟲能夠逃脫的機(jī)會便很大。當(dāng)捕蟲器受到第二次的刺激時(shí),此時(shí)昆蟲差不多也走到捕蟲器的里面,這時(shí)閉起的捕蟲器便能將昆蟲確實(shí)地抓住,關(guān)在捕蟲器之中。
捕蟲的訊號并非直接由感覺毛所提供。在感覺毛的基部有一個(gè)膨大的部分,里面含有一群感覺細(xì)胞。感覺毛的作用有如杠桿,昆蟲推動了感覺毛,使得感覺毛壓迫感覺細(xì)胞,感覺細(xì)胞便會發(fā)出一股微弱的電流,去通告捕蟲器上所有的細(xì)胞。由于電流會四散向整個(gè)捕蟲夾,所以引發(fā)閉合并不需要觸碰同一根感覺毛,只要在同一捕蟲夾中任兩根感覺毛發(fā)出電流,便能引發(fā)閉合運(yùn)動。當(dāng)然,感覺毛所發(fā)出的電流僅影響其所在的捕蟲夾,不會干擾到同一植株上其他捕蟲夾的運(yùn)作。
在受到刺激之前,捕蟲夾呈60度角張開著,當(dāng)受到昆蟲刺激時(shí),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(xì)胞膨脹有關(guān)。當(dāng)捕蟲夾上的細(xì)胞得到感覺細(xì)胞所發(fā)出的電流,其外側(cè)的細(xì)胞便快速膨脹,使得捕蟲器向內(nèi)彎,因而閉合。
閉合的過程分為兩個(gè)階段。第一階段,夾子快速關(guān)閉,以便捕到昆蟲,此時(shí)捕蟲夾只是夾住昆蟲而已;第二階段,捕蟲夾向內(nèi)收縮,以便使捕蟲夾的內(nèi)側(cè)能夠盡量貼近昆蟲,這時(shí),捕蟲器已經(jīng)完全緊閉,不留一點(diǎn)縫隙。之后,夾子關(guān)閉數(shù)天到十?dāng)?shù)天,此時(shí)昆蟲被分布于捕蟲器上的腺體所分泌的消化液消化。昆蟲被消化完后,捕蟲器會再度打開,等待下一個(gè)獵物;剩下無法被消化掉的昆蟲外殼,便被風(fēng)雨所帶走。
閉合過程的第二階段須要昆蟲的掙扎才能進(jìn)行,因?yàn)檫@樣才代表捕蟲器所捉到的確實(shí)是昆蟲,是活的獵物。捕蠅草有時(shí)會誤捉到枯枝、落葉,如果少了這項(xiàng)確認(rèn)機(jī)制,必然會將養(yǎng)分浪費(fèi)在消化無法消化掉的雜物上。若捕蟲器誤捉到雜物,只要沒有持續(xù)的刺激,在數(shù)小時(shí)之后便會重新打開捕蟲器,等待下一個(gè)獵物。
食蟲的習(xí)性大致上分為以下四步驟:引誘昆蟲捕捉昆蟲利用消化液來分解與吸收利用吸收到的養(yǎng)份來維持生長不過并不是所有的食肉植物都是經(jīng)過如此完整的過程,例如有些同類型的植物并不分泌出消化液,而是借由各種微生物來分解后吸取養(yǎng)份的。而捕蠅草在這個(gè)部份屬于比較高等,具備相當(dāng)完整過程的食肉植物。
捕蠅草的葉緣部份含有蜜腺,會分泌出蜜汁來引誘昆蟲靠近。當(dāng)昆蟲進(jìn)入葉面部份時(shí),碰觸到屬于感應(yīng)器官的感覺毛兩次,兩瓣的葉就會很迅速的合起來。生長于葉緣上的刺毛是屬于多細(xì)胞突出物,沒有彎曲的功能。當(dāng)葉子很快速的閉合將昆蟲夾住時(shí),刺毛就會緊緊相扣的交互咬合,其目的就是防止昆蟲脫逃。
當(dāng)捕獲到昆蟲被兩瓣葉片給夾住后而無法掙脫,昆蟲在掙扎的過程中葉片會越夾越緊直到幾乎密閉的狀態(tài),這時(shí)兩片葉瓣內(nèi)側(cè)密集的內(nèi)腺體會分泌出消化液,利用這些消化液中含有的蛋白酶,將昆蟲的蛋白質(zhì)分解成以氮、氧、碳、氫為主,還可能包括其他元素構(gòu)成的氨基酸并進(jìn)行吸收。一般大約四天左右能分解完成并吸收較易消化的部份,之后再繼續(xù)吸收剩余的氮、磷以及其它各種所需的微量元素。這些養(yǎng)份都吸收完畢之后,葉瓣就會再度打開,全部時(shí)間大約需花5-10天的程度,這時(shí)昆蟲只剩下由幾丁質(zhì)組成的空殼殘骸。
不過捕蠅草并無法分辨出所捕獲之物的大小,有時(shí)也可能捕獲到與葉片大小差不多的獲物,例如小型青蛙或是長腳蜂之類。這時(shí)往往會造成來不及分解吸收,而獲物自體就先腐敗,所以葉片就會出現(xiàn)像食物中毒一般而枯萎。另外,每個(gè)葉片大約可以捕捉3-4次,超過這個(gè)次數(shù)葉子就會漸漸枯萎。
當(dāng)昆蟲采蜜時(shí)第一次接觸到感覺毛后葉片并不會有什么動作,但是如果連續(xù)刺激兩次,那葉片就會在平均大約0.5秒以內(nèi)馬上合起來。而如果第二次碰觸的時(shí)間與第一次碰觸時(shí)間相差超過約20秒時(shí),葉片會變成半合閉或是沒反應(yīng)的現(xiàn)象。如果在這時(shí)馬上再刺激第三次,那葉片也會迅速的合起來。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)調(diào)查,捕蠅草的感覺毛就像是一個(gè)感應(yīng)裝置,經(jīng)過連續(xù)兩次碰觸的刺激時(shí),葉的基部會產(chǎn)生大約100毫伏(mV)的活動電位(Action potential)到葉子表面上,造成葉片內(nèi)側(cè)的水分迅速流失,導(dǎo)致內(nèi)外壓力不等所以葉片就因此閉合。這樣的捕蟲機(jī)制是一組相當(dāng)精密的結(jié)構(gòu)搭配,而且刺激感覺毛就像是設(shè)定了定時(shí)裝置一樣,等到第二次確認(rèn)才會閉合,最主要是為了提升捕蟲的準(zhǔn)確性,否則的話如雨滴、動物經(jīng)過時(shí)均會降低并影響其捕蟲的效率。
經(jīng)由植物研究者確認(rèn)了捕蠅草會發(fā)出活動電位這樣有機(jī)制的機(jī)關(guān),就類似動物的神經(jīng)組織會產(chǎn)生傳輸信息一般。不過因?yàn)檫@必須連續(xù)碰觸兩次才會產(chǎn)生,也就是說應(yīng)該還有個(gè)可以記憶的組織,至今依然還不清楚這樣的記憶是如何在捕蠅草中運(yùn)作。