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每日物種故事|蘭花螳螂:“昆蟲皇后”不只會(huì)偽裝

媒體:學(xué)習(xí)強(qiáng)國平臺(tái)  作者:內(nèi)詳
專業(yè)號(hào):瀘沽湖保護(hù)區(qū)管護(hù)局 2024/12/16 10:42:42
中國科學(xué)報(bào)2023-12-27

蘭花螳螂 陳占起 攝

偽裝,是物種在演化過程中產(chǎn)生的一種躲避捕食者或吸引獵物的重要策略。有“昆蟲皇后”之稱的蘭花螳螂,因外形長得像花朵而得名。它也是自然界中將“偽裝術(shù)”施展到極致的物種之一。

自1792年蘭花螳螂被發(fā)現(xiàn)以來,它的特殊外形一直被視為用于偽裝來吸引獵物的。然而,中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)的科學(xué)家卻首次證實(shí)了蘭花螳螂的花狀腿瓣具有滑翔功能。

近日,《當(dāng)代生物學(xué)》發(fā)表了這項(xiàng)推翻動(dòng)物行為學(xué)傳統(tǒng)認(rèn)知的研究成果。

懸而未決的科學(xué)問題

蘭花螳螂的一生并不長,1年左右。在此期間,它通過一次次蛻皮,把自己塑造成或白、或粉、或紫的嬌艷花朵樣。

在野外,它們通常優(yōu)雅地趴在花朵或葉子上,將腹部高高抬起,利用花朵般的外形,騙過前來傳粉或偷蜜的昆蟲。這種守株待兔的方法,不僅捕食效率極高,還不容易被天敵發(fā)現(xiàn),一舉兩得。

然而,在2013年以前,蘭花螳螂的“偽裝術(shù)”其實(shí)是科學(xué)家不約而同的直覺推測,并沒有被實(shí)驗(yàn)證明。

論文第一作者、版納植物園博士研究生趙芯告訴《中國科學(xué)報(bào)》,直到10年前,澳大利亞生態(tài)學(xué)家Hanlon首次進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)證研究,才證明蘭花螳螂的擬花體色確實(shí)能夠引誘獵物。而且,他們還有一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)。

蘭花螳螂的后步足具有一對(duì)很大的花瓣?duì)畹耐庋咏Y(jié)構(gòu),被稱為花狀腿瓣。過去,人們一直認(rèn)為這是輔助它擬花的一個(gè)附屬結(jié)構(gòu)。但是,Hanlon在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),去除花狀腿瓣并不影響蘭花螳螂的捕獵結(jié)果。

那么,花狀腿瓣的功能究竟是什么?這個(gè)問題一直懸而未決。

2020年夏天,版納植物園研究員陳占起在飼養(yǎng)蘭花螳螂的過程中,很偶然地發(fā)現(xiàn)其幼齡個(gè)體竟然會(huì)滑翔。在此之前,從來沒有學(xué)者描述過蘭花螳螂的長距離運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

事實(shí)上,在野外,滑翔能給昆蟲帶來許多好處,比如幫助它們?cè)诹止谥g快速移動(dòng),以躲避天敵、緊急避險(xiǎn)、尋找誘捕獵物的領(lǐng)地等。

功能必須對(duì)應(yīng)一定的身體結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊(duì)搜索到Hanlon的那篇文獻(xiàn),并在此基礎(chǔ)上推測,滑翔很可能與花狀腿瓣有關(guān)。

百分百的證據(jù)

為了驗(yàn)證這一推測,研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了3個(gè)對(duì)照組的實(shí)驗(yàn),一組是正常的蘭花螳螂,一組是被去除花狀腿瓣的個(gè)體,還有一組是處于麻醉狀態(tài)的個(gè)體。

結(jié)果發(fā)現(xiàn),正常狀態(tài)下,蘭花螳螂從10米高掉落的水平滑翔距離平均為6.1米,最遠(yuǎn)可達(dá)14.7米。去除花狀腿瓣的蘭花螳螂的水平滑翔距離平均為4米,而處于麻醉狀態(tài)的個(gè)體全部垂直下落。

這不僅說明花狀腿瓣對(duì)滑翔至關(guān)重要,也說明蘭花螳螂對(duì)花狀腿瓣的自主掌控不可或缺。

通過對(duì)蘭花螳螂生活史的觀察,趙芯還發(fā)現(xiàn),不同齡期之間,花狀腿瓣的大小顯著不同。蘭花螳螂的花狀腿瓣會(huì)隨齡期的增加而逐漸長大、變圓,而且大齡個(gè)體花狀腿瓣占據(jù)身體面積的比例也更大。

于是,團(tuán)隊(duì)又進(jìn)行了不同齡期蘭花螳螂滑翔能力的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示,將要成年的蘭花螳螂和幼蟲擁有幾乎一樣的滑翔距離,盡管前者的體重是后者的165倍。

這就完美解釋了花狀腿瓣大比例生長的原因,它是為了保證個(gè)體在超大體重的情況下也能具有穩(wěn)定的滑翔能力。

論文通訊作者陳占起還找來美國南佛羅里達(dá)大學(xué)的研究者,從形態(tài)結(jié)構(gòu)方面分析了蘭花螳螂的花狀腿瓣與滑翔功能之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)果顯示,花狀腿瓣所呈現(xiàn)的弧度與其他動(dòng)物的滑翔結(jié)構(gòu)或鳥類翅膀的弧度相吻合。

終于,蘭花螳螂花狀腿瓣具有滑翔功能,證據(jù)確鑿!

研究的最后,團(tuán)隊(duì)還將蘭花螳螂與其他會(huì)滑翔的動(dòng)物以及更多節(jié)肢動(dòng)物類型進(jìn)行了對(duì)比,分析了它們之間的異同。

“相比于鼯鼠、飛蜥和樹蛙等以皮膜、蹼膜為滑翔結(jié)構(gòu)的脊椎動(dòng)物,節(jié)肢動(dòng)物外骨骼一般由硬質(zhì)的幾丁質(zhì)構(gòu)成,它們特化的外延結(jié)構(gòu)往往很難收起。這樣一來,可能導(dǎo)致它們?nèi)粘;顒?dòng)能力下降,或者更易被天敵發(fā)現(xiàn)。由此,除了蘭花螳螂外,一些蝽類等擁有這一結(jié)構(gòu)的節(jié)肢動(dòng)物也往往有體色偽裝等生存策略?!?/p>

陳占起說,這項(xiàng)研究表明滑翔需求很可能是促進(jìn)較大體形節(jié)肢動(dòng)物演化出明顯特化外延結(jié)構(gòu)和體色的重要驅(qū)動(dòng)力之一。(記者胡珉琦)

責(zé)任編輯:宋晰

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