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植物“果实”?不,这些其实都是瘿蜂虫瘿的伪装

时间:2020-03-24 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

产量:科普中国

产量:葛,邱(核糖公寓),杨梅(中国科学院昆明植物研究所)

产量:计算机网络信息中心

你认为这些是下图中一些植物的果实吗?

图像来源:Flickr

图像来源:Flickr


图像来源:Flickr

如果答案“是”,那么您将被欺骗!

说实话,我也是受害者:我在一次商务旅行中看到了锐齿栎的“果实”(左下),但它应该是另一幅图像(右下)。打开它的方式不对吗?

图像来源:上官发枝

△视频来源:https://v.qq.com/x/page/r3077rydeps.html

锐齿麻栎“果实”切片图像来源:上官发枝


“果实”,其中出现了一种瘿蜂。来源:上官发枝

原来这些“果实”都是瘿蜂瘿的伪装!

“瘿”是指植物受外界刺激后形成的肿瘤样过程,而“昆虫”一词是指引起瘿的昆虫,即瘿的制造者。昆虫在产卵和取食过程中,通过化学或物理刺激促进植物细胞的生长和异常分化,最终形成坚硬的虫瘿。五倍子在田间很常见,大多数是小突起、小肿瘤、叶子上的不规则斑点等。

不同类型的胆囊图像来源:Flickr & amp上官发枝

小昆虫有一种非常常见的寄生行为,其过程简单而粗暴,要么直接附着在其他动物的体外,要么进入植物体内进食然而,像寄生在植物组织中的瘿蜂这样的“素食”行为很少见。除了上述犬科昆虫之外,“素食”中的寄生虫还包括天疱疮科、天疱疮科和蓟马科的小昆虫然而,每种昆虫寄生的植物种类和部分是不同的。从针叶到阔叶,从草本到木本,从叶子到嫩茎,都有胆汁。然而,在大多数情况下,致瘿昆虫仅在植物的特定部位产生瘿,因此瘿可用于识别某些植物和寄生性昆虫,例如前述的麻栎,其与蜜蜂属的小飞虫具有稳定的相关性。

左边是瘿蜂,右边是瘿蜂图片来源:Flickr的Marc kummel。在各种致瘿昆虫中,瘿蜂是最成功的致瘿昆虫,几乎赢得了瘿业所有的创意奖。它建造了各种形状特殊、结构复杂的胆囊,发展了独特的跳跃行为和高效的繁殖策略。它的物种数量已经进化并发展成1000多种,使它成为一个具有极高多样性的庞大家族。

瘿蜂的瘿形“体形”是最复杂、最精致的。从外部看,瘿蜂的瘿室通常是球形的,多刺的,菱角状的,有些甚至像某种水果。当你打破虫瘿壁时,最外层的植物组织变厚变硬,保护了它的幼虫,而内层的细胞柔软而有营养,而脆弱的虫瘿生活在中空的大厦中。这种结构的生存优势是显而易见的:它不仅可以防止幼虫受到外界环境的影响,还可以避免捕食者的攻击,这样幼虫就可以安全地藏在胆汁中吃植物组织,慢慢地长大。

图片来源:文献:五倍子和引起五倍子的昆虫

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图片来源:参考文献6

北美有世界上最高的物种多样性的橡树林(oak),其中的树种在当地被称为俄勒冈白栎(Quercus garryana)是一种著名的五倍子黄蜂(Neuroterus saltatorius)的寄主植物这种瘿蜂的幼虫通常安静地生活在瘿中,与其他瘿相比并不特别。但是到了夏天,叶子上的瘿变得焦躁不安,一个接一个地脱落,密密麻麻。掉在地上的胆汁立刻跳了起来。虽然每个胆囊只有1毫米大,但它可以连续几天漫无目的地跳跃,跳跃能力高达3厘米。这种独特的跳跃行为很难不引起人们的注意,当地人称它们为跳跃瘿蜂。然而,这种看似盲目的行为反映了瘿蜂独特的生存智慧——只要它不停地跳跃,就有可能落入缝隙或落叶中,不仅有稳定的低温高湿环境,还能避免其他寄生蜂的威胁。因此,有虫瘿的幼虫定居下来,化蛹越冬,春天到来时咬破虫瘿壁,开始下一代。

照片来源:MeetGab和精选生物。

然而,瘿蜂最神奇的生存策略不是瘿的结构和跳跃行为,而是一种称为周期性孤雌生殖的繁殖方法这种繁殖方法在昆虫中并不罕见,因为昆虫的后代数量越多越好。蚜虫被称为孤雌生殖策略昆虫。它们一年中的大多数生殖行为都是单性生殖,不需要交配。只有在夏末环境发生变化时,才有可能进行有性生殖,产生适应性更强的后代,以度过漫长的冬季。瘿蜂单性生殖繁殖策略更有效,且具有严格的周期性。大多数瘿蜂只繁殖两代,一次有性繁殖,一次单性繁殖。在早春,当温度上升时,越冬的瘿蜂咬穿瘿壁并出现。雄性和雌性交配进行有性生殖。交配后,未受精卵发育成单倍体雄性,受精卵发育成二倍体雌性。第一代的后代将在夏天出现并经历孤雌生殖。所有的后代都是雌性,不需要交配和受精就能产卵。由于没有必要与雄蜂交配,甚至某些种类的雌蜂的翅膀也退化了,从而节省了能量,同时增加了产卵的数量,并使繁殖的好处最大化。

左图为有性生殖瘿的形态,右图为无性生殖瘿的形态。尽管瘿蜂

在寄生蜂家族中是一种温和的素食者,但它并不与它的亲戚划清界限,而是通过寄生与他们接触。苍白鲈鱼广泛分布于美国东南部。它寄生在弗吉尼亚栎和日本栎的嫩枝和嫩茎上。幼虫彼此相邻建造豪华公寓(galls ),形成不显眼的团块,并在galls中隐藏它们的光亮。作为它们的天敌,也是寄生蜂的Euderus set并不依靠视觉来寻找虫瘿,而是快速地敲击它的触角,根据气味找到虫瘿聚集的位置,刺出锋利而细长的产卵器来刺穿虫瘿,并精确地在虫瘿幼虫中产卵。孵化后,黄蜂的幼虫小心翼翼地吃着瘿蜂的幼虫,从不伤害关键器官,以免杀死宿主。瘿蜂的幼虫将会成功地化蛹而出,然后在瘿壁上咬一个比它的身体宽度还大的洞,飞向外面的世界。但这时它做不到,寄生蜂会发出信号,让它在洞口不够宽时停下来,像酒瓶上的软木塞一样,用头堵住洞口瘿蜂幼虫立即停止活动,慢慢死去。黄蜂最终完全吃掉了宿主的身体,然后咬穿了宿主的头部,并通过宿主挖的洞飞离了虫瘿。

图片来源:Pinterest.

是一组精致复杂的拟寄生物行为,实际上是适应其身体结构的。黄蜂太小了,它的口器不如瘿蜂发达。它不能咬硬胆汁,所以它必须驱使它的宿主为自己工作,咬开一扇狭窄的窗户,为将来的出现做准备,以免被困在里面。


图片来源:参考4

五倍子黄蜂的“成功”策略只是许多复杂昆虫生存行为的冰山一角在昆虫世界里,还有更多有趣的现象等待着人们去关注。甚至连虫瘿本身也有许多未解之谜:幼虫用什么物质来以这种有针对性的方式影响植物组织的分化和变异?已经产生了许多胆汁形式。它们的功能和意义是什么?一切都在等待我们进一步的发现和探索!


参考文献:

篇文章仅代表作者的观点,不代表中国的科普展览立场

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