自然科普:自古深情留不住:榕樹與榕小蜂的相愛相殺
來源:科學大院
發布時間:2021-10-21
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植物開花時,總是招來許多蜜蜂、蝴蝶、甲蟲等傳(chuan) 粉昆蟲圍繞其間。昆蟲為(wei) 植物傳(chuan) 粉形成種子,繁衍後代;植物為(wei) 昆蟲提供花蜜、花粉等食物,兩(liang) 者的合作甜蜜而愉快。

這就是自然界中常見的互惠共生現象。雙方各有付出,也獲得好處。

可你有沒有想過,在這樣的互惠關(guan) 係中,可能也會(hui) 出現偷懶的一方呢?

互不可缺的完美拍檔

通常一種花有多種傳(chuan) 粉昆蟲來訪,一種傳(chuan) 粉昆蟲也可拜訪多種花,形成泛化的互惠關(guan) 係;一種花依賴一種傳(chuan) 粉昆蟲的專(zhuan) 性互惠則較為(wei) 少見。

但在自然界,卻有這樣一對完美拍檔,它們(men) 是動植物間協同進化曆史最悠久、最典型的互惠共生係統,雙方高度專(zhuan) 一,互不可缺。這對拍檔,就是榕樹和榕小蜂。

泛化和專(zhuan) 性的傳(chuan) 粉

(圖片來源:版納園協同進化研究組)

要說它們(men) 為(wei) 什麽(me) 被稱為(wei) 完美拍檔,這事還得從(cong) 榕樹獨特的花序結構講起。

榕樹是榕屬(Ficus)植物的統稱,有植物界唯一的隱頭花序結構,其花托肉質膨大,凹陷成中空的甕形體(ti) ,內(nei) 壁上著生許多單性小花,僅(jin) 頂端由層層疊疊的苞片組成的通道與(yu) 外界相連。人們(men) 看不到開花過程,好似無花而實,俗稱榕果。榕果形態多樣,大的似蘋果,小的似綠豆,無花果就是其中一個(ge) 成員。

隱頭花序和多樣的榕果

(圖片來源:版納園協同進化研究組)

由於(yu) 榕樹的隱頭花序與(yu) 外界相連的通道十分狹窄,其他傳(chuan) 粉媒介無法進入其中,傳(chuan) 粉也就成了榕樹繁衍的一大難題,而榕小蜂的出現則完美地解決(jue) 了該問題。

當榕樹的雌花開放時,會(hui) 釋放出濃鬱的花香,吸引遠方的傳(chuan) 粉榕小蜂搜尋、定位到開花的隱頭花序。僅(jin) 2-3毫米大小的榕小蜂能從(cong) 苞片鑽入花序內(nei) 部,接觸到雌花,為(wei) 其傳(chuan) 粉(編者注:榕樹有雌雄同株和雌雄異株兩(liang) 種繁殖係統,雌雄同株的榕果和雌雄異株的雄果內(nei) 有雌花和雄花)。

雌花期吸引專(zhuan) 一傳(chuan) 粉榕小蜂進入隱頭花序

(圖片來源:版納園協同進化研究組)

傳(chuan) 粉產(chan) 卵,兩(liang) 不耽誤

榕樹的花序內(nei) 有兩(liang) 種雌花,一種為(wei) 長花柱,一種為(wei) 短花柱。花柱長的那部分雌花通常用於(yu) 接受花粉繁殖種子。傳(chuan) 粉榕小蜂熟練地使用前足基節上的花粉刷掏出胸前花粉筐中儲(chu) 存的花粉,花粉散落在密密麻麻的雌花上,工作效率極高;花柱短的那部分雌花常被傳(chuan) 粉榕小蜂產(chan) 卵。榕小蜂將長長的產(chan) 卵器從(cong) 柱頭插入,通過花柱,產(chan) 卵於(yu) 雌花子房中。

來看看榕小蜂是如何產(chan) 卵、傳(chuan) 粉的↓↓↓


完成傳(chuan) 粉、產(chan) 卵兩(liang) 大使命的傳(chuan) 粉榕小蜂也力竭而亡。於(yu) 是,榕樹的種子和榕小蜂產(chan) 下的後代,共同分享這個(ge) 封閉的、安全舒適的花序,並將其作為(wei) 生長發育的家園,盡情從(cong) 中汲取養(yang) 分。

待榕小蜂的子代發育成熟、羽化時,榕果內(nei) 的雄花同步開放。傳(chuan) 粉榕小蜂在果內(nei) 尋找配偶交配,完成交配的雌蜂采集花粉,裝入胸前專(zhuan) 門用於(yu) 存放花粉的花粉筐中,帶著生育後代和傳(chuan) 粉的使命離開這個(ge) 從(cong) 小長大的“家園”,去尋找適合產(chan) 卵和傳(chuan) 粉的“新家園”,開始新的生命循環。

不勞而獲的欺騙者

進入花序的傳(chuan) 粉榕小蜂,為(wei) 什麽(me) 既要傳(chuan) 粉又要產(chan) 卵呢?利用更多的雌花和時間產(chan) 卵繁殖自己的後代不好嗎?

研究表明,傳(chuan) 粉榕小蜂進入隱頭花序後,隻產(chan) 卵卻不傳(chuan) 粉,將會(hui) 導致整個(ge) 榕果發育不良甚至脫落,傳(chuan) 粉榕小蜂的後代也就無法獲得充分的營養(yang) 物質而發育不良甚至死亡,最終兩(liang) 敗俱傷(shang) 。

榕小蜂傳(chuan) 粉既有付出,也有收益。榕樹提供雌花子房給榕小蜂繁殖後代,同時獲得種子繁殖的保障,雙方相互依賴,唇亡齒寒,這便是榕樹-傳(chuan) 粉榕小蜂互惠共生關(guan) 係得以長久維係心照不宣的法則了。

在互惠係統中,如果任何一方沒有付出代價(jia) 就獲得好處,將對互惠係統的穩定產(chan) 生威脅。因此,互惠係統的長期維持需要防止互作雙方出現欺騙性。

然而,在看似穩定的榕樹-傳(chuan) 粉榕小蜂係統中,卻出現了三種隻產(chan) 卵不傳(chuan) 粉、企圖不勞而獲的欺騙性榕小蜂。其中最典型,最具迷惑性的就是在小葉榕(Ficus microcarpa)隱頭花序中發現的傳(chuan) 粉欺騙性榕小蜂。


1.榕小蜂的偽(wei) 裝

為(wei) 什麽(me) 欺騙性榕小蜂能騙過榕樹呢?這大概是因為(wei) 它和老實打工的傳(chuan) 粉榕小蜂實在是太像了,僅(jin) 肉眼完全無法辨別兩(liang) 種榕小蜂的差異。隻有在最精密的掃描電子顯微鏡下,才能發現欺騙性榕小蜂僅(jin) 僅(jin) 在傳(chuan) 粉結構上與(yu) 傳(chuan) 粉榕小蜂有兩(liang) 點差別:一是前足基節上沒有花粉刷,沒辦法采粉和散粉;二是胸前的花粉框退化,儲(chu) 存不了花粉。

俗話說“巧婦難為(wei) 無米之炊”,失去傳(chuan) 粉結構的欺騙性榕小蜂開始全心全意專(zhuan) 注於(yu) 繁殖自身後代,絲(si) 毫沒有為(wei) 榕樹付出的意思。

傳(chuan) 粉者(Eupristina verticillata)和欺騙者(Eupristina sp.)的傳(chuan) 粉結構差異。(A、B)傳(chuan) 粉者有發達的傳(chuan) 粉結構,包括中胸腹麵的花粉筐(黑色箭頭)及前足基節上的花粉刷(白色箭頭);(C、D)欺騙者的中胸花粉筐退化(黑色箭頭)及前足基節上花粉刷消失(白色箭頭)(圖片來源:版納園協同進化研究組)


2.榕樹的縱容

相關(guan) 研究表明,主動傳(chuan) 粉的榕-蜂係統中,成功傳(chuan) 粉的榕小蜂可繁殖更多後代,而不為(wei) 寄主榕樹傳(chuan) 粉的榕小蜂繁殖適合度則會(hui) 降低,表現為(wei) 榕樹對主動傳(chuan) 粉的榕小蜂提供獎勵,而對不合作的傳(chuan) 粉榕小蜂進行懲罰。

寄主懲罰被認為(wei) 是維持榕-蜂互惠共生的重要機製。這樣說來,欺騙性榕小蜂應該很難在榕果中生存才對,可它們(men) 為(wei) 什麽(me) 仍然生活得好好的呢?

通過控製傳(chuan) 粉榕小蜂是否攜帶花粉,引入雌花期單果的繁殖試驗,研究人員發現,對於(yu) 未攜帶花粉的傳(chuan) 粉榕小蜂,小葉榕未減少其繁殖適合度,沒有呈現出寄主懲罰效應。

在西雙版納地區四個(ge) 重複試驗結果證實:小葉榕缺乏寄主懲罰,促進了榕小蜂的傳(chuan) 粉結構和行為(wei) 缺失,進而導致傳(chuan) 粉欺騙性的演化。

小葉榕寄主懲罰試驗

(圖片來源:版納園協同進化研究組)

共存於(yu) 小葉榕上的傳(chuan) 粉者和欺騙者是姐妹種關(guan) 係,都是利用雌花資源繁殖後代,不論直接競爭(zheng) 還是間接競爭(zheng) ,欺騙者均顯示高的繁殖成功率。

為(wei) 什麽(me) 猖狂的欺騙者能共存於(yu) 互惠係統中呢?一方麵,傳(chuan) 粉者和欺騙者很少進入同一個(ge) 隱頭花序,避免直接競爭(zheng) ;另一方麵,不同的季節發生模式有助於(yu) 傳(chuan) 粉者和欺騙者共存。

你強我弱,你弱我強,避免正麵衝(chong) 突,知進退,懂分寸,便是欺騙性榕小蜂能共存的智慧。“不勞而獲”的欺騙性榕小蜂在榕樹和傳(chuan) 粉榕小蜂互惠共生係統中還存在很多迷,等著我們(men) 去探索……




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