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相愛相殺,動植物是復雜的“命運共同體”

時間:2023-02-05 13:31:47 推薦 400

科技日報記者趙漢斌

一種瀕危的蛇菰屬植物,其生命周期中的關鍵環(huán)節(jié),難道源自另一種瀕危物種——奄美兔。近日,一則新研究報道,赫然登上美國《科學新聞》網站等媒體的顯著位置。

植物因利用陽光的能量而生長。這種通過轉換的能量又被動物利用,因而植物在地球生物圈中扮演著至關重要的角色,支持了幾乎所有的食物鏈。無數事實和科學研究表明,在生命長期演化過程中,植物和動物之間,還形成互惠互利甚至是協(xié)同演化的關系,如蜂鳥專愛花蜜,考拉鐘情于桉樹葉,野外大熊貓離不開竹子。

與此并且,植物的生存繁衍,也離不開動物,尤其是在傳粉與種子傳播過程中,動物的作用功不可沒,二者甚至互為生存繁衍的基石。像奄美兔這種動物傳播植物種子的現象,在自然界并非孤例。

兔子不止吃草,也會傳播植物種子

奄美兔,又名琉球兔、奄美短耳兔、奄美黑野兔,是一種只分布在日本奄美大島及德之島的植食性原始兔,在茂密森林間棲息,晝伏夜出。它們是亞洲大陸古代兔的遺族,被稱為活化石。在世界自然保護聯(lián)盟紅色名錄中,被列為“瀕危(EN)”級別,尚存于野外的數量不足5000只。

由于奄美兔數量稀少,它們的日子一直是個謎。為揭示這種植食性原始兔瀕危的緣故,日本的一個研究小組,前往這些亞熱帶島嶼收集其糞便,竟從中發(fā)現了仍有可能生長的蛇菰屬種子。原來,奄美兔經過吞下這種種子,并把它們排泄到其他地點,扮演了種子散播者的角色。

而蛇菰屬是瀕危的寄生植物,沒有葉綠素,于是不能利用光合作用來為自己創(chuàng)造食物。它們從寄主植物那兒吸取能量。這意味著,種子散播是其生命周期中的要緊時點,而種子的最終去向也很重要。

日本神戶大學的生物學家末次健司介紹,最先注意到處于瀕危狀態(tài)奄美兔會啃食一種本土蛇菰屬果實的,是島上的居民。隨后奄美兔會在地下洞穴中排便,這可能讓種子散播到蛇菰屬宿主的根部附近,因而奄美兔很可能在蛇菰屬及其宿主之間建立了重要聯(lián)系。其間的諸多咨詢題還有待進一步研究。

在人們的認知中,兔子普通喜歡吃植物的營養(yǎng)組織,如葉和莖。于是,并沒有注意到兔子能對散播種子起到多大作用,因為種子往往存在于肉質果實中。

對多數植物來講,種子或孢子散播的過程很簡單,只要時機一到,便“瓜熟蒂落”掉落到適宜的地面上即可。但有的植物為能更廣泛、持久地傳播,演化出讓種子“搭便車”的特異功能,搭載的媒介包括風、水、鳥類、昆蟲、哺乳動物乃至人類。如蒲公英借風力把帶“降落傘”的種子傳到遙遠的地點;鬼針草和蒼耳會把成串的種子死死勾連在人的衣服、動物皮毛上,到更遠的地點落地生根。

有的種子甚至需要通過動物的消化道,再排泄到離母本植株千里之外的地點。與此并且,糞便中的水分以及未被徹底消化吸收的營養(yǎng)成分,還會給種子提供良好的萌發(fā)條件——為了延續(xù)基因,植物可謂是煞費苦心。

延續(xù)基因,動植物有協(xié)同之道

生物多樣性使地球充滿生機,是人類生存和進展的基礎。于是,保護生物多樣性也顯得更為緊迫。

在我國,科研工作者發(fā)現類似動植物互利共生的報道,可謂不勝枚舉。除了傳播種子,動物幫助授粉,也是有花植物生存策略中不可或缺的一環(huán)。

在漂亮的云南西雙版納,特殊的地理位置,復雜的地形地貌和獨特的氣候環(huán)境,孕育了當地的生物多樣性。在密林中,善于隱藏自己花朵的榕樹,與專愛榕樹花朵的榕小蜂,是一對典型的跨界“伴侶”。

在中國科學院西雙版納熱帶植物園的榕樹園,幾代科研人員收集了榕樹100多種、榕小蜂200多種?!伴艠涠加谢ǎ蜷_它的‘果實’,就能夠看到花。榕樹把花隱藏起來,算是特意吸引榕小蜂為它傳粉,這是它們共同的生存策略?!敝袊茖W院西雙版納熱帶植物園研究員彭艷瓊介紹。

榕小蜂是榕樹的唯一傳粉者,榕樹必須依靠榕小蜂授粉才能獲得有性生殖,使其物種得以延續(xù);榕小蜂特意為榕樹傳粉,榕樹為榕小蜂提供生殖和棲息的場所。世界上大約有750種榕樹,每種榕樹都有一種特定的授粉榕小蜂進行授粉。據英國科學家對古代化石的研究,二者之間互惠互利、協(xié)同進化的“親密緣分”,已存續(xù)3400萬年以上。

除了“榕樹-榕小蜂”,“螞蟻-金合歡”“絲蘭-絲蘭蛾”等也是專性協(xié)同演化的經典組合。而傳統(tǒng)藥用植物大百部傳播種子的故事也值得講道。

大百部殺蟲、止咳潤肺的功效已得到驗證。但長期以來,人們對其種子傳播的機制并不十分清晰。直到不久前,我國科學家在進行植物調查時,才破解了這一秘密。

中科院昆明植物研究所研究員孫衛(wèi)邦等人發(fā)現,在自然生境及植物園人工栽培條件下,愛“吃肉”的胡蜂,會取食和傳播氣味與形狀都極似昆蟲的大百部蒴果。大百部油質體在模擬昆蟲血淋巴的并且,釋放的嗅覺線索是維持胡蜂和大百部傳播體關系的重要信號。

胡蜂以之字形的飛行軌跡靠近大百部傳播體,當距離約10厘米時,胡蜂會向“獵物”猛撲,然后花費幾分鐘時刻,咬掉攜帶油質體的種子。丟棄的種子就落到地面上,被覓食的螞蟻二次傳播。胡蜂和螞蟻得到了食物,大百部傳播了種子,皆大歡喜。

“研究揭示胡蜂在大百部種子傳播過程中扮演長距離傳播的角色。探究這些不常見的種子傳播策略,可幫助人們深入了解復雜的動植物互惠關系?!睂O衛(wèi)邦講,胡蜂和螞蟻協(xié)作傳播大百部種子的行為,可用來解釋那個物種目前的分布格局。

來源:中國科技網