地熊蜂可以“逼迫”植物提前开花,这么聪明的蜜蜂是怎样进化的

作者:Jim Daley来源:环球科学发布时间:2020-06-16

理解这些问题可以帮助我们更好地预测地熊蜂未来的生存能力,特别是考虑到气候变化有可能会改变植物开花、昆虫冬眠和迁移的时间,从而威胁到传粉者-植物的同步关系。

地熊蜂可以“逼迫”植物提前开花,这么聪明的蜜蜂是怎样进化的

地熊蜂(Bombus terrestris)的工蜂正在破坏植物叶片

别看地熊蜂个头小,它们的头脑其实相当聪明。当离蜂巢较近的植物都没开花、花粉稀缺的时候,工蜂们就会采用一种独特的方式“逼迫”植物开花。近期,一项发表在《科学》上的研究表明,这些工蜂会刺穿植物的叶子,导致植物平均提前30天开花。虽然,我们仍不了解,地熊蜂这种行为是如何演化的,以及为什么植物会通过开花做出回应。但研究者表示,在如此熟悉的生物身上发现一种新行为,具有重要意义。

美国地质调查局科林斯堡科学中心的生态学家John Mola表示,“观察到一种之前从未被研究的自然现象是非常难得的。这一类型的研究十分稀少。”他虽然并未参与此项研究,但对此给予了高度评价。他称在这种现象的广泛程度和存在的原因上,这项新发现“引出了多种问题,也提供了可能的解释”。

这项研究的共同作者、黎世联邦理工学院的化学生态学家Consuelo De Moraes表示,她和同事当时正在进行一项不相关的实验,需要观察一种地熊蜂。在观察过程中,她们注意到这些昆虫正在破坏植物叶片,于是很好奇这种行为的意义。她说:“最开始我们想看看,它们是否会取出这些叶片组织,将它们作为食物或者带回蜂巢。”由于之前有研究报道,压力可以促使植物开花,De Moraes等人也猜测,地熊蜂是否在迫使植物开花。

为了找出真正的原因,研究团队把缺乏花粉的地熊蜂放在有马铃薯和芥菜类植物的笼中。这些地熊蜂很快就用它们的上颚和口器,将所有植物的叶片戳出了好几个洞。作为实验组,研究者们用钳子和剃刀在完好的植物上,制造了相似的效果。结果显示,相较于未被破坏的植物,叶片受损的植物开花速度更快,但被地熊蜂们“攻击”的植物要比人为破坏的植物早开花数周。这表明这种现象可能与地熊蜂唾液中的某种化学物质有关。

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一只地熊蜂工蜂正在破坏植物叶片

接下来,研究者们在户外进行了实验。他们想观察,当巢穴不远处就有开花的植物时,这些地熊蜂是否还会破坏更近的、还未开花的植物的叶片。结果表明,它们的确会继续这种破坏行为。苏黎世联邦理工学院的另一名化学生态学家、研究的共同作者Mark Mescher表示,“如果它们不得不为寻找开花的植物,飞得更远时,它们可能仍会破坏近处的植物叶片,使其提前开花,以使得近处的资源能被尽快利用。”

这项研究表明,地熊蜂的这种行为可能是一种生理性适应,目的是将寻找花粉的效率最大化。但Mescher表示,他们并不完全确定这个假设的正确性。加利福尼亚大学戴维斯分校的昆虫学家Neal Williams他表示,这个假设十分有说服力,值得进行更多的研究。他说,“为了真正定义这种现象以及解释它的适应性,我们希望证明它是演化形成的,因为它能为整个种群提供生存上的优势。”

对于蜂群和其它的完全社会性昆虫,一个蜂巢中只有一个雌性可以产生后代,而其它的雌性都是绝育的。所以对蜜蜂而言,自然选择会对整个蜂群造成影响。这些破坏叶片的工蜂们寿命都较短,或许并不能获得植物提前开花带来的好处。但因为它们的行为对同一蜂巢的整个蜂群都有好处,所以这种现象仍然可能是演化压力导致的结果。

将来,科学家们可以进一步研究,这种现象的演化历程,它在其它野生熊蜂种系中的广泛程度以及当植物被地熊蜂破坏后、产生响应的分子机制。理解这些问题可以帮助我们更好地预测地熊蜂未来的生存能力,特别是考虑到气候变化有可能会改变植物开花、昆虫冬眠和迁移的时间,从而威胁到传粉者-植物的同步关系。“因为气候变化,环境变得更加难以预测,”Mescher说,“但我们的这项新发现,有可能减轻气候变化造成的破坏。”

——《原标题:一种聪明的蜜蜂,如何搞定不开花的植物?》

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