作者:胡珉琦 来源:中国科学报 发布时间:2023/11/30 17:01:01
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“伪装”高手:兰花螳螂不止会伪装

 

伪装,是物种在演化过程中产生的一种躲避捕食者或吸引猎物的重要策略。有“昆虫皇后”之称的兰花螳螂,因外形长的像花朵而得名,它也是自然界中将“伪装术”施展到极致的物种之一。

自1792年兰花螳螂被发现以来,它的特殊外形一直被视为是用来伪装,吸引猎物的,连华莱士都是这么认为,不疑有他。然而,中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称版纳植物园)的科学家们却首次证实了,兰花螳螂的花状腿瓣具有滑翔功能。

11月29日,《当代生物学》发表了这项推翻了动物行为学传统认知的研究成果。

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兰花螳螂。陈占起摄

一个悬而未决的科学问题

兰花螳螂的一生并不长,大概1年左右,在此期间,它通过一次次蜕皮,把自己塑造成或白或粉或紫的娇艳花朵样。

在野外,它们通常优雅地趴在花朵或者叶子上,将腹部高高抬起,利用自己花朵般的外形,骗过前来传粉或者偷蜜的昆虫。这种守株待兔的方法,不仅捕食效率极高,还不容易被天敌发现,一举两得。

然而,在2013年以前,兰花螳螂的“伪装术”其实是科学家们不约而同的直觉推测,并没有实验证明过。

论文一作、版纳植物园博士研究生赵芯告诉《中国科学报》,直到十年前,澳大利亚生态学家James C.O’Hanlon首次进行了一项实证研究,证明了兰花螳螂的拟花体色确实能够诱引猎物。而且,他们还有一个有趣的发现。

兰花螳螂的后步足具有一对很大的花瓣状的外延结构,可以称为花状腿瓣。过去,大家一直认为这就是辅助它拟花的一个附属结构。可是,James C.O’Hanlon在实验中发现,当花状腿瓣被去除以后,并不影响兰花螳螂的捕猎结果。

那么,花状腿瓣的功能究竟是什么?关于这个问题的答案一直悬而未决。

2020年夏天,版纳植物园研究员陈占起在饲养兰花螳螂的过程中,很偶然地见识到,幼龄的个体竟然会滑翔。在此之前,从来没有学者描述过兰花螳螂的长距离运动状态。

事实上,在野外,滑翔能给昆虫带来许多好处,比如帮助它们在林冠之间快速移动,无论是为了躲避天敌,紧急避险,还是寻找诱捕猎物的领地等等。

功能必须对应一定的身体结构。直到研究团队搜索到James C.O’Hanlon的那篇文献,基本可以推测,滑翔很可能与花状腿瓣有关。

百分百证据

为了验证这一推测,研究团队设计了三个对照组的实验,一组是正常的兰花螳螂,一组是被剪去花状腿瓣的个体,还有一组是处于麻醉状态下的个体。

结果发现,正常状态下,兰花螳螂从10米高掉落的水平滑翔距离平均为6.1米,最远可达14.7米。剪除腿瓣的兰花螳螂却只能滑翔平均4米的水平距离,而处于麻醉状态下的个体全部垂直下落。

这不仅说明花状腿瓣对滑翔至关重要,兰花螳螂对腿瓣的自主掌控也缺一不可。

通过对兰花螳螂生活史的观察,赵芯还发现,不同龄期之间,花状腿瓣的大小显著不同。兰花螳螂花状腿瓣会随龄期的增加而逐渐长大、变圆,而且大龄个体花状腿瓣占据了身体面积的比例更大。

于是,团队又进行了不同龄期兰花螳螂滑翔能力的对比实验。结果显示,将要成年的兰花螳螂和幼虫拥有几乎一样的滑翔距离,尽管前者的体重是后者的165倍。

这就完美解释了花状腿瓣大比例生长的原因,它是为了保证个体在超大体重的情况下也能维持稳定的滑翔能力。

论文通讯作者陈占起还找来了南弗洛里达大学的曾昱博士,从形态结构方面分析了兰花螳螂的花状腿瓣与滑翔功能之间的关联。结果显示,花状腿瓣所呈现的弧形与其它动物的滑翔结构或鸟类翅膀的弧度是相吻合的。

终于,兰花螳螂花状腿瓣具有滑翔功能,证据确凿!

研究的最后,团队还对比了其他会滑翔的动物,以及更多节肢动物类型,分析他们之间的异同。

“相比于鼯鼠、飞蜥和树蛙等以皮膜、蹼膜为滑翔结构的脊椎动物,节肢动物外骨骼一般由硬质的几丁质构成,它们特化的外延结构往往很难收起。这样一来,可能导致它们的日常活动能力下降,或者更易被天敌发现。为此,除了兰花螳螂,还有叶?,以及一些蝽类等拥有这一结构的节肢动物往往伴随着体色伪装等生存策略。”

陈占起解释,这项研究意味着,滑翔需求很可能是促进较大体型节肢动物演化出明显特化外延结构和体色的重要驱动力之一,兰花螳螂并不是唯一的。

相关论文信息:https://doi/10.1016/j.cub.2023.11.003

 
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