為了繁衍,這些種子與螞蟻簽訂了盟約!丨凡此種種_風聞
中科院之声-中国科学院官方账号-04-26 18:11
編者按:種瓜得瓜,種豆得豆,種子到底有多神奇?中科院之聲與中國科學院昆明植物研究所聯合開設“凡此種種”專欄,為大家講述種子的有趣故事,介紹大自然中匠心獨具的種子植物。
大多數植物的種子都需要藉助外力來進行傳播,在風、水、動物等幾種傳播媒介中,動物的傳播成功率是最高的。而動物中最主要的“傳播員”為鳥類,因為它們能飛,可將種子傳播得較遠,所以很多植物都傾向與它們建立合作。但鳥類的飯量不小,且進食頻率又較高,因此對大多數木本植物來説,只能每年宴請一次。即便如此,這樣的付出對草本植物來説,也是承受不起的,於是它們將眼光投向了螞蟻。
螞蟻個體雖然小,但它們的力量從來不是以單個個體來衡量的,它們是社會性生活羣體,一個螞蟻家族凝聚起來的力量可以使大上數十倍的動物都聞風喪膽。另外,一隻螞蟻可能跑不了多遠,但地球上的螞蟻分佈非常廣泛,在陸地上幾乎隨處可見,因此植物將螞蟻“發展”為“種子傳播員”。但世界上沒有免費的午餐,怎樣才能讓螞蟻心甘情願來傳播種子呢?於是許多植物針對螞蟻專門產生出了極富特色的種子,它們通常數量較多,個體較小,且會在臍部附近形成一至兩坨(或片)肉質的油脂體,其富含營養,甚至含有蟻類生長發育所必需的多種氮基酸,是螞蟻喜歡吃的食物,靠它就能將螞蟻吸引來傳播種子。

正在搬運鮮黃連種子的蟻羣
鳥播植物常常用鮮豔的色彩(大多為紅色的果實或種子)來讓鳥類發現它們的存在,但大部分螞蟻視力卻較差,蟻播植物怎樣告訴螞蟻們“上門取貨”呢?螞蟻的嗅覺非常靈敏,於是蟻播植物不再在種子顏色上下功夫,生產出的種子大多為黑色或褐色,油脂體也是白色透明的,而把重點轉向了化學信號,且專門針對螞蟻“投其所好”。大多數螞蟻有兩個喜好,一是糖類,二是蛋白和脂類,前者可用於補充成年工蟻日常活動消耗的能量,後者是蟻后生產和幼蟲發育所需的營養,且在自然界中主要來源為昆蟲,故螞蟻對於昆蟲血淋巴(體液)的氣味異常敏感。基於此蟻播植物讓油脂體變成了一個富含小分子蛋白和脂類的營養包,非常適於螞蟻幼蟲吸收和利用,且散發着誘人的昆蟲血淋巴氣味,讓螞蟻難以抗拒,一聞到就急不可待地蜂擁而來。

異果黃堇種子
油脂體為蟻播種子所獨有,它的作用不只是作為螞蟻的勞動報酬,它還可作為螞蟻搬運種子的重要結構。為了保護種子不受損傷,蟻播種子的種皮通常較為光滑,蟻顎不易咬住,而油脂體則可輕易被螞蟻咬住,從而順利實現搬運。不同種類蟻播種子的油脂體各不相同,大體上可分為兩類:一類是延伸出種子外、更加細長的把手型,方便螞蟻抓握,如鳶尾屬部分種類延伸出來的假種皮,百蕊草屬則是利用宿存的花被片作為把手。另一類是油脂體表面凹凸不平型,螞蟻的上顎放大看是有鋸齒的,剛好能很好地卡住這些凹凸的表面,順利實現搬運。其中後者佔了蟻播種子的大部分,如蟻播大族的紫堇屬以及淫羊藿屬種子等。

印度大頭蟻的上顎具有鋸齒

小花鳶尾種子

長葉百蕊草種子

朝鮮淫羊藿種子
那螞蟻啃咬油脂體時,是否會咬傷種子呢?答案是不會,因為油脂體與種子的結合並非牢不可破,只要螞蟻啃咬到一定位置,油脂體就會從種子上脱落下來,且蟻播種子的種皮通常較厚,目的就是為了防止被螞蟻咬傷。
一隻蟲子被螞蟻吃掉體液後,剩下的堅硬外骨骼是沒法再利用的,於是就被螞蟻當作垃圾丟出了蟻巢。由於視力的原因,一粒種子也自始至終被螞蟻當成了一隻“蟲子”,油脂體就是它們的“體液”,而種子本身就是那個啃不動的“外骨骼”,於是被啃完油脂體後的種子自然也被螞蟻當作垃圾丟出了巢穴。幸好如此,不然種子發芽形成的小苗將會破壞蟻巢結構,並耗費其中的氧氣和二氧化碳,威脅蟻羣的生存。
既然油脂體已被啃光,那螞蟻又怎樣將種子搬出蟻巢,丟到垃圾堆呢?對此植物也有考慮,它們在種子上形成了一些精巧的構造。紫堇屬的種類非常豐富,它們的種子大小形態各異,小型種子大多比較光滑(如石生黃堇Corydalis saxicola),而稍大的種子,比如紫堇的種子上就有凹點,異果黃堇(Corydalis heterocarpa)或阜平黃堇(Corydalis wilfordii)的種子上有凸起的尖齒或凹點,它們都能增加摩擦,方便搬運。

紫堇種子

阜平黃堇種子
細辛屬和馬蹄香屬的種子腹面中央則具有一條長而寬的溝槽,油脂體就長在裏面,待螞蟻把油脂體吃掉後,叼着凹槽邊緣的裙邊就能輕鬆將其丟出蟻巢了。

具油脂體和去除油脂體後尾花細辛種子
在螞蟻的垃圾堆中,除了種子,還有其他的垃圾,如螞蟻的排泄物、動物屍體,以及建築廢料——挖掘出來的土粒。種子待在這樣一個肥力充足的地下安全室內,一旦等到適合萌發的季節到來,便會衝破種皮,頂開土壤,在陽光雨露的滋養下茁壯生長。
全世界蟻播植物約有2800 多種,大部分為多年生草本,少數為小灌木,多出現於貧瘠的區域,通過與螞蟻互作,它們就順利實現了物種的繁衍,真是聰明至極呀!
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審核:杜燕
來源:中國科學院昆明植物研究所