自然界是個(ge) 圈，動植物常常以互惠互利的方式，彼此生活下去，但有時這種關(guan) 係不一定穩定，要想處於(yu) 一種動態的平衡中，還需要大自然用一雙看不見的手把這段關(guan) 係維持平衡。像貓須李這種植物，它與(yu) 螞蟻的合作關(guan) 係就是因為(wei) 有第三者——真菌的加入，才變得平衡。

Part.1植物與(yu) 螞蟻的合作：我包吃包住，你來當保鏢

貓須李選擇與(yu) 螞蟻合作是因為(wei) 在動物捕食者麵前，不會(hui) 動的植物往往處於(yu) 下風，植物隻好選擇與(yu) 螞蟻合作來對付食草動物的啃食。這一類植物被稱作喜蟻植物（Myrmecophytes），它們(men) 利用身上已有結構來養(yang) 螞蟻，或專(zhuan) 門在葉柄上、莖上形成空心的洞來給螞蟻居住，甚至不惜膨大自己的身體(ti) 來給螞蟻造房。

在莖、葉中形成蟲穴的植物

圖片來源參考文獻

喜蟻植物給螞蟻提供住的地方還不夠，為(wei) 了方便螞蟻覓食，它還要給螞蟻提供吃的，一般還得是高糖食物，可謂為(wei) 了操碎了心。

但螞蟻也不是白吃白住，為(wei) 了“交房租”和“付夥(huo) 食費”，螞蟻主動當起植物的保鏢,兩(liang) 者就這樣達成穩定聯盟。

但這種合作，靠植物與(yu) 螞蟻不一定能達到平衡，有時候它也是三個(ge) 人的電影，隻是有一方因看不見而沒有姓名。

Part.2

沒有肉吃時螞蟻也“造反”

生活在南美的貓須李屬（Hirtella）植物上共生著的是一種當地特有的螞蟻（Allomerus），兩(liang) 者關(guan) 係看起來密不可分，親(qin) 如一家。

貓須李植株葉、花、果與(yu) 芽

圖片來源參考文獻

貓須李上共生的螞蟻

圖片來源見水印

每一片新生的貓須李葉子基部都會(hui) 膨大成袋狀，形成兩(liang) 個(ge) 小腫瘤的穴給螞蟻居住。在離巢穴不遠的葉片的背麵還有蜜腺，給螞蟻提供食物。螞蟻也會(hui) 保護貓須李，當嗅到它的葉子散發出被損害的氣味時，螞蟻就會(hui) 聚集過來，幫助貓須李一起抵禦敵害。

貓須李上形成的蟲穴（A、B、C）以及葉上的蜜腺（D、E、F）

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貓須李原本是一種全身毛絨絨的小喬(qiao) 木，現在居住在它身上的螞蟻竟要把它一半的毛拔掉，而且它們(men) 隻拔莖上一側(ce) 的毛被。究竟是何原因讓螞蟻倒戈？

原來是因為(wei) 沒有肉吃，螞蟻要拔植物毛來造陷阱來捕蟲。

貓須李雖然給螞蟻提供提食物，但對於(yu) 居住其中的龐大螞蟻軍(jun) 團來說，並不夠，它們(men) 還需要蛋白。螞蟻也是吃肉的，尤其是它們(men) 在植物形成的蟲穴中養(yang) 育後代。對幼蟻來說，蛋白顯得尤為(wei) 重要。

蟲穴中養(yang) 著的螞蟻卵

圖片來源見水印

而有些與(yu) 蟻共生的植物就懂得給螞蟻提供一些高蛋白的食物。有一種金合歡就會(hui) 在葉子末端形成小的、白色的富含蛋白的食物塊給螞蟻。

金合歡中葉端給螞蟻的高蛋白食物

圖片來源wiki

但在貓須李這裏，同伴不給力，螞蟻就隻好自己動手了。

為(wei) 了獲得高蛋白的食物，在上麵居住的螞蟻學會(hui) 了利用貓須李莖上的毛被來製作陷阱，而且陷阱製作得相當老道。

它們(men) 先把貓須李莖上腹側(ce) 的毛被給清理出來，一根根搬到莖的背上。

漸漸被拔掉毛的貓須李的莖

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隨後它們(men) 用自己的反芻物將毛被粘合起來，吐出來的粘液之中還含有能在螞蟻內(nei) 共生幫助螞蟻消化的真菌，之後這些真菌在毛被中混雜著，開始自然生長，利用菌絲(si) 將毛被覆蓋的叢(cong) 林粘合起來，形成一個(ge) 看起來安全的“草叢(cong) ”。

形成的陷阱以及藏在底下的洞

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陷阱製作好之後，螞蟻們(men) 會(hui) 躲在莖的腹側(ce) ，它們(men) 將腹側(ce) 的莖咬出一個(ge) 個(ge) 和自己頭大小一樣的小孔來，然後自己再鑽進去，埋伏起來，僅(jin) 露出自己的大顎，張開著，等待植食性昆蟲或者過來偶爾歇息的昆蟲過來。

藏起來隻露出個(ge) 大顎等待伏擊的螞蟻（圖A、B）

圖片來源參考文獻

一旦獵物降落，螞蟻則群體(ti) 出動，發動攻擊，將它們(men) 咬死，然後搬進巢穴，作為(wei) 自己的食物，補充蛋白。

被捕獲以及搬運到腹側(ce) 的蝗蟲

圖片來源參考文獻5

Part.3

螞蟻吃肉，植物也可以吃渣

這樣看起來好像是聰明且勤勞的螞蟻大獲全勝。貓須李慘遭拔毛。要知道，這些毛被就如同我們(men) 的體(ti) 毛一樣，可以幫助植物調節體(ti) 溫與(yu) 防禦敵害，說沒就沒了，還是蠻慘的。可事情並沒有這麽(me) 簡單，這場戰役中我們(men) 忘了還有另一個(ge) 參與(yu) 者-真菌。

共生的真菌雖然是螞蟻吐出來幫助自己製造陷阱的，自動生長的真菌卻是自然界生物粘合劑。

真菌菌絲(si) 會(hui) 充當螞蟻蟻巢中的粘合劑

圖片來源參考文獻

在貓須李中，真菌發揮了更大的作用。研究人員發現，被螞蟻吐出的真菌不僅(jin) 在貓須李表麵生長，真菌的菌絲(si) 還會(hui) 伸進貓須李的莖中。通過同位素追蹤的辦法，研究人員發現，真菌通過菌絲(si) 吸收的營養(yang) 也會(hui) 傳(chuan) 輸到植物體(ti) 內(nei) ，使其生長更加旺盛。

滲透進植物莖中的菌絲(si) ，白色的星形為(wei) 菌絲(si)

圖片來源參考文獻

螞蟻獲得了大部分的營養(yang) ，剩下的殘渣則通過真菌，被分解成為(wei) 植物的養(yang) 分。這個(ge) 係統就這樣被真菌平衡著，三者都獲利，貓須李養(yang) 螞蟻，螞蟻養(yang) 真菌，真菌又回饋貓須李。一次捕獵，全家吃飽，實現了精妙的平衡，上演一波曲折的吃肉大戲，大家都是幹飯人。

Part.4

我不是來拆散這個(ge) 家，我是來加入這個(ge) 家的

這場自然演化形成的穩固關(guan) 係也有了新角色的加入。研究者發現，在貓須李葉柄處形成的蟲穴旁，有種胡蜂會(hui) 在下麵築巢，而且築巢的材料也頗為(wei) 奇特。胡蜂會(hui) 在貓須李的葉上采集真菌的菌絲(si) 為(wei) 主要的原料，再加上蜘蛛絲(si) 來縫合，製作自己的巢穴。

利用貓須李葉上真菌織巢穴的一種胡蜂

圖片來源參考文獻

大自然就是如此，億(yi) 萬(wan) 年的演化中，生物之間形成的相互製衡的網絡比我們(men) 想象的要複雜得多。隨著研究的深入，我們(men) 發現大自然的網絡不是越來越清晰，而是越來越龐雜且精妙。真菌這種不易發現的第三者，在植物與(yu) 動物鏈接的表層網絡裏扮演了看不見的手，撫平大自然無處不在的均衡網絡。

參考文獻:

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[2]Mayer, Veronika E., J. Lauth, and Jérôme Orivel. "Convergent structure and function of mycelial galleries in two unrelated Neotropical plant-ants." Insectes sociaux 64.3 (2017): 365-371.

[3]Ruiz‐González, Mario X., et al. "The weaver wasp: spinning fungus into a nest." Biotropica 42.4 (2010): 402-404.

[4]Dejean, Alain, et al. "Arboreal ants build traps to capture prey." Nature 434.7036 (2005): 973-973.

[5]Leroy, Céline, et al. "Exploring fungus–plant N transfer in a tripartite ant–plant–fungus mutualism." Annals of botany 120.3 (2017): 417-426.

出品：科普中國

製作：廖鑫鳳

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

本文來源：中國科普博覽


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