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它长成这样是想让谁欲罢不能呢?!

它长成这样是想让谁欲罢不能呢?!

科学

昆虫为植物传粉,植物酬之以花蜜,听起来似乎天经地义。但有些“狡猾的”植物似乎并不愿意为传粉者提供报酬。它们另辟蹊径,投其所好,一些植物为了迎合昆虫的小众爱好,便选择了一些光怪陆离甚至难以想象的模仿对象。


谁言腐肉臭?自有好者来 


花的气味是吸引昆虫的一个重要手段。与蜂蝶之类喜好芬芳的花朵不同,很多蝇类、甲虫偏偏对臭味情有独钟。为了吸引这些传粉者,一些植物就在臭气上下功夫,甚至有将自己伪装成粪便的。而除了粪便,腐肉的臭味也深受昆虫喜爱,因为这代表着一种富含蛋白质的美食


腐肉的特征性气味来自各种硫化物,它们主要是蛋白质中含硫氨基酸降解的产物。植物通过释放二甲基三硫或二甲基二硫等含硫物质来模拟这一气味。南非的几种凤梨百合拥有几乎相同的外形,但靠蝇类授粉的种类会释放硫化物,而另一些靠黄蜂授粉的则不会。


南非的凤梨百合属植物。E. humilis(a)和E. bicolor(b)靠蝇类授粉,有腐肉的臭味;E. autumnalis(c)和E. comosa(d)靠黄蜂授粉,不释放臭气。图源:参考文献 [2]


许多植物不仅在气味上模仿腐肉,在外形上也向腐肉靠拢,以增强吸引力。它们通常呈棕色或暗红色,带有紫色斑点,或覆盖着“毛发”,模拟哺乳动物的皮肤。花朵的中心位置通常颜色较深,类似伤口或其他可以进入“尸体”内部的通道


模拟腐肉的非洲鞭寄生属植物Hydnora visseri,它会吸引食腐甲虫并将其困于地下的空腔中。图源:参考文献 [1]


一些生物学家甚至把分布在地中海地区的白星芋的外观比作死亡哺乳动物的臀部,还带有“肛门”和“尾巴”。


你觉得像么?

图源:inaturalist


一般昆虫寻找腐肉都是将其作为产卵场所,提前为下一代准备食物。当它们发现脚下这个臭气哄哄的东西和理想的产卵场地质地有差别,才会意识到自己受到了欺骗,然而往往为时已晚。


为了让自己的模仿更加逼真,一些植物还会在触感上下功夫。模拟腐肉的花有许多会剧烈发热,这不仅可以模拟真实的腐烂状态,还能通过热量增强气味的挥发,使自己更加“臭名远扬”。此外,密集的软毛也被认为能刺激蝇类产卵,蝇类更喜欢将卵产在动物尸体的皮毛深处


白星芋花的局部结构,右图显示相应部位的温度

图源:参考文献 [1]


果酒香飘处,有花含苞待


同样是发酵状态,有些昆虫并不那么喜欢荤腥,而是偏好更“素”的果酒味。发酵的水果富含糖分等营养物质,也是比较受欢迎的昆虫繁殖地。模仿这类气味的植物通常会产生各种挥发性酯类和醇类。


地中海地区的疆南星属植物Arum palaestinum与那些散发着恶臭粪味的亲戚不同,它释放的是一种令人愉悦的香气,吸引的对象是果蝇。这种气味来自多种酯类的混合,这一组合与酵母发酵产生的挥发物很类似。


靠果蝇授粉的Arum palaestinum

图源:inaturalist


散发发酵水果的气味这一性状可能有极为悠久的进化历史。早在肉质果实出现之前,甲虫就已在使用腐烂的植物材料作为巢穴。南非的蕨叶苏铁球花散发出一股腐烂香蕉的气味,吸引果蝇和露尾甲前来。但受体型大小限制,只有露尾甲能爬进球花鳞片间的狭窄空隙,完成授粉。


蕨叶苏铁Stangeria eriopus的雌雄球花

图源:参考文献 [3]


假托蚜虫在,乃引天敌来


蚜虫是一个比较罕见的模仿对象,目前只在一些兰花中有发现。食蚜蝇的幼虫以蚜虫为食,雌性食蚜蝇常会寻找有蚜虫群的位置产卵。兰花利用了这一习性,假装自己被蚜虫侵害,吸引食蚜蝇为其传粉


这种拟态最早被发现在疏花火烧兰中,食蚜蝇经常在该花唇瓣上黑色的蚜虫状肿块附近产卵。这种兰花会释放一种萜类化合物的混合物,组分类似于蚜虫的信息素,能被食蚜蝇的触角检测到。


疏花火烧兰释放“蚜虫信息素”

图源:inaturalist


一些兜兰中也发现了模拟蚜虫的现象。国王兜兰的退化雄蕊上经常能发现食蚜蝇的卵。该结构浓密的绒毛可能模仿了蚜虫群的形态,再加上散发的气味,足以将食蚜蝇招引过来


国王兜兰,箭头所示位置为食蚜蝇的卵

图源:参考文献 [1]


花能把菌拟,菌亦扮花开


一些蝇类将蘑菇作为产卵的场所,所以这也被纳入了植物的模仿策略。几种天南星科植物例如鼠尾芋外观很像真菌的子实体(也就是蘑菇),会吸引以真菌为食的蝇类前来产卵


这“演技”恐怕也就只能骗骗苍蝇

图源:inaturalist


北美的长尾细辛则通过嗅觉、视觉、触觉和湿度多方位吸引嗜菌昆虫。昆虫会在花中产卵,但新生的幼虫很快会因缺乏食物而死。


长尾细辛Asarum caudatum

图源:参考文献 [1]


模仿真菌的花在外观上有相通之处,花中一般有空腔,花色通常是绿色或棕色,带有白色条纹图案,以模拟蘑菇伞盖上的菌褶。与其他模仿案例相似,对真菌的模仿也有气味加持。小龙兰属的热带兰花会从唇瓣释放以八碳醇和酮为特征的气味,这也是当地蘑菇子实体的典型气味。


小龙兰属植物Dracula lafleurii模拟蘑菇

图源:参考文献 [4]


有趣的是,不仅存在拟态真菌的花,自然界中也有拟态花的真菌。许多植物内生真菌需要昆虫帮忙传播孢子,因此它们也打上了勤劳的传粉昆虫的主意。这些真菌感染植物后,会诱导植株发育出类似花的结构。锈病真菌在寄主上形成的假花不仅有鲜艳的颜色,还会分泌糖液和散发香气,吸引昆虫前来将它的有性孢子带走。


锈病真菌Puccinia monoica的寄主Boechera stricta的正常状态(A)和由真菌感染诱导产生的假花(B)。图源:参考文献 [5]


还有研究者提出了真菌拟态花粉的案例半裸镰刀菌感染金光菊属植物后,会在其花药上产出形态类似花粉的孢子,吸引访花的蜜蜂将其带走。但该案例存在一定的争议,因为现有数据显示,蜜蜂访问受感染的花频率更低,这暗示蜜蜂也许能够区分孢子和真正的花粉。


金光菊属植物Rudbeckia attriculata的正常花粉(黄色)和半裸镰刀菌感染产生的孢子(白色)。图源:参考文献 [6]


虽然模仿的对象千奇百怪,本质上都是植物对传宗接代的努力和对环境的适应。大自然的智慧,实在是不可小觑。


你还知道什么有意思的植物拟态么?


参考文献:

[1] Schiestl, F. P. and Johnson, S. D. 2016. Floral Mimicry. Oxford University Press.

[2] Shuttleworth, A. and Johnson, S. D. 2010. The missing stink: sulphur compounds can mediate a shift between fly and wasp pollination systems. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 277, 2811–2819.

[3] Proches, S. and Johnson, S. D. 2009. Beetle pollination of the fruit-scented cones of the South African cycad Stangeria eriopus. American Journal of Botany 96, 1722–1730.

[4] Policha, T., Davis, A. R., Barnadas, M., Dentinger, B. M., Raguso, R. A., and Roy, B. 2016. Disentangling visual and olfactory signals in mushroom-mimicking Dracula orchids using realistic 3D printed flowers. New Phytologist 210, 1058–1071

[5] Cano, L. M., et al. 2013. Major transcriptome reprogramming underlies floral mimicry induced by the rust fungus Puccinia monoica in Boechera stricta. PLoS One 8(9), e75293.

[6] Diamond, A. R., El Mayas, H., and Boyd, R. S. 2006. Rudbeckia attriculata infected with a pollen-mimic fungus in Alabama. Southeastern Naturalist 5, 103–112.


撰文 | 魏周睿

微信编辑 | 未末

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