蚜虫

植物果实不,这些其实都是瘿蜂虫瘿的伪

发布时间:2023/4/20 17:32:09   

出品:科普中国

制作:葛青松、秋西(核糖公寓)、杨梅(中国科学院昆明植物研究所)

监制:中国科学院计算机网络信息中心

请问你觉得下图这些是某种植物的果实吗?

图片来源:Flickr

如果回答是,那你们就上当受骗啦!

不瞒你们说,我也曾经是受骗者:某次出差中我见到了锐齿槲栎(Quercusalienavar.acutiserrata)的果实(左下图),但它本该是另一幅样子(右下图),是我的打开方式不对吗?

图片来源:上官法智00:26

原来这些果实都是瘿蜂虫瘿的伪装!

瘿指的是植物受到外界刺激后形成的瘤状突起,而虫字说的便是致瘿昆虫,也就是瘿的制造者。昆虫通过产卵与取食时的化学刺激或物理刺激使植物细胞加速增长、异常分化,最后形成坚硬的虫瘿(insectgall)。虫瘿在野外很常见,多数表现为叶片上的小突起、小瘤子、不规则的斑点等。

小型昆虫的寄生行为十分普遍,过程简单粗暴,要么直接依附在其他动物体外,要么深入植物体内啃食。而像瘿蜂这种寄生在植物组织中的素食行为并不多见。除了前面提到的瘿蜂科(Cynipidae),素食的寄生者还有瘿蚊科(Cecidomyiidae)、瘿绵蚜科(Pemphigidae)和蓟马科(Thripidae)等类群的小型昆虫。而每种昆虫所寄生的植物种类与部位又不尽相同,从针叶到阔叶,草本到木本,叶片到嫩茎,都能发现虫瘿的踪迹。但大多数情况下,一种致瘿昆虫只在一种植物的特定部位造瘿,因此虫瘿可以用于鉴定某类植物和寄生昆虫,如前面提到的锐齿槲栎就与安瘿蜂属的小飞虫有着稳定的关联性。

在各种致瘿昆虫中,瘿蜂算是最成功的致瘿昆虫,几乎包揽了虫瘿界创造力大奖。它建造了各种形状特殊、结构复杂的虫瘿,发展了独特的跳跃行为和高效的繁殖策略。它的物种数量进化发育超过千种,成就了多样性极高的庞大家族。

瘿蜂打造的虫瘿形态最为复杂精妙。从外面看,瘿蜂的瘿房一般是球状、刺状、菱角状等,有的甚至像极了某种果实。掰开瘿壁看,最外层的植物组织增厚、变硬,保护着其中的幼虫,里层的细胞则柔软、富有营养,而最中间的空腔豪宅居住着脆弱的瘿蜂幼虫。这种结构的生存优势显而易见:既能使幼虫不受外界环境影响,又能免去捕食者的攻击,幼虫就安心地躲在瘿中大肆取食植物组织,慢慢地长大。

北美拥有世界上物种多样性最高的橡树林(oak),其中被当地人称之为俄勒冈白橡树(Quercusgarryana)的树种,是一种著名瘿蜂(Neuroterussaltatorius)的寄主植物。这种瘿蜂的幼虫平日里安静地在瘿中生活,与其他虫瘿相比并没有特别之处。可是一到了夏天,叶片上的虫瘿便不安分起来,纷纷脱落,密密麻麻。落在地上的虫瘿随即不停地跳了起来,虽然每个虫瘿只有1毫米大小,却能以3厘米高的跳跃力量,漫无目的地跳上好几天。这种独特的跳跃行为很难不引起人们的注意,当地人称它们为JumpingGallWasps。但看似盲目的行为体现着瘿蜂独到的生存智慧——因为只要不停地跳下去,最终就很有可能掉进石缝或者落叶中,而那里不仅有着稳定的低温和高湿环境,还能躲避其他寄生蜂的威胁。于是带着瘿的幼虫就安定下来,化蛹越冬,到春天来临再咬破瘿壁,开始另一个世代。

然而瘿蜂最为神奇的生存策略,不是虫瘿的结构与跳跃行为,而是一种被称作周期性单性生殖的繁殖方式。在昆虫这种以子代数量取胜的动物中,这种繁殖方式并不罕见,蚜虫就是人们熟知的单性生殖策略昆虫,它们一年中大多数生育行为都是孤雌生殖,不需要交配;只有在环境变化的夏末,才进行一次有性繁殖,产生适应力较强的后代,以度过漫漫寒冬。瘿蜂的单性生殖繁殖策略则更为高效,有着严格的周期性。大多数瘿蜂只繁殖两个世代,一次有性、一次单性。在早春,气温回升,越冬的瘿蜂便咬破瘿壁羽化出来,雌雄交配进行有性繁殖,交配后未受精的卵发育成单倍体雄性,受精卵发育成二倍体雌性。第一个世代产生的后代将在夏天羽化,并进行单性生殖,后代全部为雌性,不需要交配受精就能产卵。由于不需要与雄性交配,有的物种的雌蜂甚至连翅膀也退化了,在节约能量的同时,增加产卵数量,实现繁殖的利益最大化。

瘿蜂虽然是寄生蜂家族中温和的素食者,但并未和它的亲戚就此划清界限,而是通过被寄生的方式,与它们发生着联系。在美国东南部地区广泛分布着一种瘿蜂(Bassettiapallida),它们寄生于佛吉尼亚橡树(Quercusvirginiana)、砂槲树(Quercusgeminata)的细枝嫩茎上,幼虫们紧挨着彼此建造多个豪华公寓(虫瘿),形成不起眼的肿块,在瘿房中韬光养晦。作为它们的天敌,同样是寄生蜂的姬小蜂(Euderusset)并不依靠视觉来寻找虫瘿,而是快速地敲打着触角,循着气味找到虫瘿聚集的位置,竖起锋利纤细的产卵管刺破虫瘿,精确地将卵产在瘿蜂幼虫的体内。姬小蜂的幼虫孵化后便小心翼翼地在瘿蜂幼虫体内取食,绝不伤害关键器官,以免杀死寄主。瘿蜂的幼虫原本会成功化蛹、羽化,然后在瘿壁上咬一个大于体宽的洞口飞去外面的世界。但这时它做不到了,寄生的姬小蜂会发出信号,让它在洞口还不够宽时便停了下来,像酒瓶上的软木塞一般,用头部死死地堵住洞口。瘿蜂幼虫随即停止了活动慢慢死去,姬小蜂最终将寄主的身体吃净,再咬穿寄主的头部,从寄主为其挖掘的洞口飞离了虫瘿。

这一套精妙复杂的拟寄生行为,其实是与它的身体结构相适应的,姬小蜂体型过于微小,口器也不如瘿蜂的发达,咬不开坚硬的虫瘿,只好驱使寄主为自己劳动,咬开狭小的窗口来为日后的羽化做准备,以免自身被困其中。

瘿蜂的成功策略,对于昆虫众多复杂的生存行为来说,只是冰山一角。在昆虫的世界里,还有更多有趣的现象等待人们去

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