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行為

2011-01-17 03:17
生物進化 2011年3期
關鍵詞:小蜂傳粉蝙蝠

盜蜜行為和植物的相互關系

盜蜜是指昆蟲、鳥類或其他訪花者通過在花冠上打洞的方式取食花蜜的現象。對這一現象的研究發現,盜蜜對宿主植物存在直接影響和間接影響。直接影響包括兩個方面:一是盜蜜者為宿主植物傳粉,即在傳粉者缺乏時,盜蜜者對植物的繁殖具有一定的保障作用;二是盜蜜者破壞宿主植物的繁殖器官,導致植物的繁殖適合度降低。間接影響主要是因盜蜜者取食花蜜導致傳粉昆蟲的行為改變,間接影響植物的繁殖適合度。由于完全自交的植物沒有傳粉者,通常的觀點認為盜蜜對自交植物沒有影響。最近,中國科學院昆明植物研究所的研究者,以龍膽科喉毛花屬植物喉毛花(Comastoma pulmonarium)為研究對象,在中國科學院海北高寒草甸生態系統定位觀測站開展了歷時兩年的試驗研究,并結合2001年的試驗結果,發現海北站附近分布的喉毛花分泌了大量花蜜,卻以自交的方式產生種子;花蜜的主要消費者是盜蜜昆蟲—克什米爾熊蜂(Bombus kashmirensis);盜蜜者可能通過減少喉毛花用于發育受精胚珠的資源而引起種子選擇性敗育,進而降低了被盜蜜花產生后代的近交衰退,但并沒有促進自交的進化。這一結果首次有力地挑戰了以往認為盜蜜對自交植物沒有影響的觀點,為盜蜜生態學尤其是盜蜜對自交植物資源分配的研究提供了新思路。(New Phytologist(2011),doi:10.1111/j.1469-8137.2011.03785.x)

蝶狀葉子吸引蝙蝠的奧秘

植物吸引傳粉動物為之服務的手段很多,大都是為服務者提供可觀的報酬。最近的一項新研究發現,藤蔓植物Marcgravia evenia花朵上的碟狀葉子可通過發出強力的回聲而吸引蝙蝠前來傳播花粉,并使蝙蝠的覓食時間縮短了一半。這是首次發現一種花朵在聲學上展現出適應性改變以吸引傳播花粉的蝙蝠。這種方式與色彩鮮艷的花朵吸引傳播花粉的蜜蜂和昆蟲沒有本質區別。雖然體型大的巨翼手亞目蝙蝠也許能夠辨識視覺線索,而較小體型的微翼手亞目的蝙蝠則可能會錯失這些彩色的視覺信號,它們是用聲納定位來捕捉昆蟲的。最近研究者通過訓練的3只吸食花蜜的蝙蝠來搜尋某個單只的栓系在一個典型的葉子上的、或是一個碟形葉子上的或是沒有葉子的植物上的喂食器。通過測量蝙蝠在不同的位置發現該喂食器所花的時間,結果發現這些蝙蝠發現附著在碟形葉上的喂食器的時間幾乎比那些附著在沒有葉子或是附著在普通葉子上的喂食器所花的時間少一半。因此可見,碟形葉子可產生比普通葉子更響且覆蓋更廣探測范圍的回聲,進而更容易吸引傳播花粉的蝙蝠。(Science 2011,6042:631-633)

動物性行為之謎

動物為什么會有性行為?這是科學界關注和爭論了幾個世紀的難題。要知道性行為雖然美好,但代價也很沉重。動物的繁殖方式主要有兩種,有性繁殖和無性繁殖,對于大多數高等動物來說,有性繁殖是絕對的主流。相對于無性繁殖來說,有性繁殖的效率低,它們之所以流行必定事出有因了。鑒于此,研究者利用兩群通過交配繁殖后代和只能通過自體授精繁殖后代的蠕蟲開展實驗。通過對這些蠕蟲繁殖了20代的后代進行分析,結果顯示,自體授精繁殖后代的更容易被細菌感染和死亡。這也符合紅皇后假說的推測,性行為應該有助于寄主避開寄生蟲感染,而自體授精增加了被感染的風險。寄生現象中的共同進化在自然界中很普遍,寄主和寄生蟲之間的共同進化之戰,也許解釋了雄性存在的原因。由此可見,有性繁殖的后代對寄生蟲的抵抗力更強,它們在與天敵一起進化的過程中,就比“敵人”優先一步。(Science 2011,6039:216-218)

捕食獵手的獵手

獵蝽(Stenolemus bituberus)是一種主要生活于澳大利亞的長有細長腿的昆蟲,它們最大的特點是能爬上蜘蛛網,模仿被網纏上的獵物,引誘蜘蛛靠近,然后將之變為口中美食。這對于”穩坐中軍帳“,等待獵物上門的蜘蛛來說真是莫大的諷刺。為了了解獵蝽如何讓蜘蛛受騙,科學家將蜘蛛網放在收音箱中,并記錄當獵蝽、落葉、求偶雄蛛或獵物接觸網子時的震動。結果顯示,蜘蛛面對獵蝽的反應和面對獵物的反應相似,有65%會轉向獵物、靜止然后沖向獵物,有35%會轉向獵物,但不會攻擊。獵蝽利用一個非常成熟的策略,制造出短且低頻率的震動,模擬小或者精力耗盡的獵物,以降低蜘蛛的警戒。(Proc.R.Soc.B,2011,278:1427-1433)

生命系統合作行為的演化

生物學家、社會學家以及經濟學家都在孜孜以求,試圖解釋合作行為的演化過程或合作系統穩定性維持機制?;诰?、對稱性思想而發展起來的親選擇理論、互惠選擇理論以及群選擇等經典理論認為合作雙方由于親緣關系、利益互惠或群體間的競爭,選擇合作策略將是參與雙方的優勢策略。最近,以中國科學院昆明動物研究所為主的研究小組以著名的榕樹-榕小蜂這一種間合作系統為模式系統,發現合作系統本質上是一個非對稱系統,系統并不存在均衡狀態。合作系統的優勢方(榕樹)通過控制其苞片關閉,“設定規則”致使系統中弱勢方(榕小蜂)發生競爭。如果榕小蜂之間存在競爭,則榕小蜂與優勢的榕樹更容易表現為合作關系;而榕小蜂之間沒有競爭時,則榕小蜂與優勢的榕樹方容易表現為沖突關系。通過系統的非對性相互作用,合作雙方可實現合作的局域穩定性,但合作雙方的個體之間因不同的空間、時間狀態將可能導致合作雙方不同的相互關系。合作系統中合作雙方因而將表現為不確定性的相互關系,合作系統事實上處于非均衡狀態。在非對稱系統中,合作優勢方將對消極合作者或欺騙者實施懲罰,而對合作個體給予獎賞。合作系統中的優勢方通過"胡蘿卜加大棒"的策略提高弱勢方對優勢方的貢獻率。合作優勢方通過上述機制控制該系統的初始值,使合作系統維持一個比較穩定的波動。這種合作系統的演化動力機制將有助于解釋包括人類社會在內的種內合作系統的演化動力與系統維持機制。(J. R. Soc. Interface,doi: 10.1098/rsif.2011.0063)

鼠尾草花結構與傳粉忠實性

植物與傳粉者的互作關系是生命世界得以繁榮發展的基石之一,這種互作關系體現了雙方的利益沖突。傳粉者的進化方向是力圖通過最經濟的方式,即在最短時間內消耗最少的成本獲取最大的回報;而被傳粉植物的進化動力則是通過最低的代價,有效地接受和輸出花粉,盡可能提高其異交率和繁殖成功率。研究表明,植物可采取多種策略,例如進化出不同的花型和花序展示,以操控傳粉者的訪花行為,提高傳粉效率,從而實現植物自身雌、雄性功能表達的最大化。鼠尾草(Salvia)是唇形科最大的一個屬,世界各地均有分布。該屬植物的典型特征是其杠桿狀的雄蕊結構,與其傳粉者形成了精巧的杠桿式背部傳粉的互作機制。最近,西雙版納熱帶植物園的研究者巧妙地對圓苞鼠尾草(Salvia cyclostegia)的花設計進行了操控處理,研究了花設計改變和杠桿功能喪失對傳粉者訪花行為以及繁殖成功的影響。結果發現,該植物的雄蕊杠桿式傳粉可視為一種花粉分發機制,能促進花粉散布;盡管傳粉熊蜂訪問去除雄蕊下臂的花所需的時間顯著少于訪問對照的花,但熊蜂訪問前者的頻次顯著下降,表明杠桿狀雄蕊以及獨特的花設計與其傳粉者訪花忠實性的形成有密切關系。這種訪花忠實性是植物及其傳粉者在長期互作進化過程中形成的,對花型和結構的突然改變,會干擾傳粉者對花的認知,降低傳粉效率。(Annals of Botany,doi:10.1093/aob/mcr011)

小偷警衛

叉尾卷尾(Dicrurus adsimilis)是一種生活在非洲的卷尾屬小鳥,它們最大的特點是好吃懶做,???偷來之食"生存。不過這些不光彩的偷食者并不是只在其他鳥類不注意的時候偷后者辛苦收集的食物,而是公開的偷。那么,為什么那些受害者在發現周圍有卷尾鳥后,卻沒有采取驅趕的行動?最近一項研究發現,卷尾鳥非常警覺,它們的出現預示著周圍沒有天敵,受害者可以放心的在四周覓食,不用時刻關注周圍環境。這樣受害者也樂得睜一只眼閉一只眼給偷食者些食物,全當雇傭它們當做預警系統,也算是實現雙贏了。(Proc.R.Soc.B,2011,278:1548-1555)

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