兰花的奇特繁殖方式:利用欺骗手段来吸引授粉者

最近的研究利用数据库对2900多个兰花物种进行了研究,突出了它们多样化和专门化的授粉策略,包括高度依赖欺骗。虽然兰花在了解花卉适应性方面做出了巨大贡献,但仍有许多东西有待发现,特别是关于代表性不足地区的兰花物种。

兰花的奇特繁殖方式:利用欺骗手段来吸引授粉者

《林奈学会植物学杂志》(Botanical Journal of the Linnean Society)最近发表的一项研究利用一个数据库,突出显示了兰花所拥有的惊人多样性的专门授粉策略,这些授粉策略在世界各地各不相同。

最近发表的数据库包含 2900 多个兰花物种,详细介绍了它们的授粉者身份以及如何吸引授粉者。重要的是,该数据库揭示了不同栖息地、地理位置和分类学的繁殖生物学模式。

菲利普斯博士说:”从这些数据中,我们找出了限制我们在全球范围内了解兰花生物学的一般模式和知识差距。”

查尔斯-达尔文(Charles Darwin)利用兰花来研究进化,他认为兰花精致的花朵是一种适应性,可以提高植物间花粉传递的概率,从而提高后代的适应能力。

菲利普斯博士说:”由于兰花具有不同寻常的花朵特征,而且通常采用非常规的授粉吸引策略,因此兰花一直是了解花朵对授粉者的适应性的最前沿。”

事实上,达尔文曾预言,马达加斯加兰花 Angraecum sesquipedale(花蜜刺长达 40 厘米)将由一种长着同样长且奇特的长鼻蛾授粉。

由波多黎各大学詹姆斯-阿克曼博士领导的研究论文利用新数据库发现,超过 75% 的兰花物种依赖授粉者进行繁殖。有趣的是,所研究的兰花中几乎有一半没有为来访的动物提供任何奖励–相反,它们利用欺骗来吸引授粉者。

兰花的奇特繁殖方式:利用欺骗手段来吸引授粉者

与许多兰花一样,Caladenia barbarossa只由一种昆虫授粉。在这里,授粉是通过雄性黄蜂进行的,雄性黄蜂通过模仿黄蜂的性信息素来吸引花朵。在这张照片中,雄性黄蜂在试图与花朵交配的过程中摘取并沉积花粉。图片来源:拉筹伯大学 Ryan Phillips 博士

无论是生活在哥斯达黎加的热带雨林还是南非的山地草原上,兰花都倾向于专攻一种主要的授粉者物种,但对于那些使用欺骗手段的兰花来说,这种趋势更为明显。

该研究的合著者努什卡-赖特博士说:”只专注于一种授粉者物种会使许多兰花特别容易受到包括气候变化在内的人为威胁。随着授粉者的消失,我们也将失去这些依赖授粉者的兰花物种”。

兰花开发的授粉策略就像一部犯罪惊悚片–事实上,澳大利亚是世界上通过性模仿授粉的中心,从黄蜂、蜜蜂到蚋等一系列不同的昆虫群体都被这种精心策划的诡计所欺骗。

在南非,兰花模仿腐肉;在留尼汪岛,兰花模仿雨林水果;在巴西,兰花模仿蚜虫的气味–所有这些都是为了欺骗授粉者。更浪漫的是,在美洲热带地区,100 多种兰花为某些蜜蜂提供香味,这些蜜蜂会收集这些兰花,并将其放入求爱的花束中。

在澳大利亚,甚至还有一种具有性欺骗性的兰花,被称为”Cladenia barbarella”–在拉丁语中意为”小胡子”(指这种花),同时也指同名漫画人物,她因性剥削而臭名昭著。

菲利普斯博士说,数据库中一个令人惊讶的发现是,”兰花家族的一个标志是,有很大一部分物种通过化学、视觉或触觉刺激,利用传粉者的感官能力,通常是结合使用,从而采用欺骗手段来吸引传粉者。”

兰花表现出两种主要的欺骗形式。第一种是食物欺骗,即兰花看起来或闻起来像某种食物,以吸引授粉者。欺骗性授粉的第二种形式是性欺骗,雄性传粉昆虫被引诱到提供雌性昆虫的视觉、触觉和/或嗅觉信号的花朵上。

菲利普斯博士说:”花的信号可能非常有说服力,以至于让昆虫试图与它交配。我甚至遇到过黄蜂在红绿灯时从车窗飞进来,开始和前座上的兰花标本做不可描述的事情。”

这种策略绝非罕见,现在全世界已有 20 个属的兰花采用了这种策略,其中包括 100 多个兰花品种。

迄今为止,第三种欺骗手段被称为”产卵地欺骗”,通常是模仿幼虫的食物,如蘑菇、粪便和腐肉,以吸引正在寻找产卵食物的雌蝇。

在科学研究方面,澳大拉西亚和非洲的兰花多样性覆盖率分别为 15% 和 20%,而温带亚洲、热带亚洲和南美洲的兰花多样性覆盖率则低得多。

约 76% 的兰花物种完全依赖传粉者进行繁殖。高度专业化的授粉系统十分常见,在所研究的兰花中,约有 55% 的兰花只有一种已知的授粉者。

54% 的兰花物种为授粉者提供奖励,其中约一半(51%)生产花蜜。由采集花香的昆虫授粉的兰花占奖励物种的 24%,而生产花油的兰花约占 15%。剩下的 10%是提供毛状体(食毛、假花粉)、树脂、花粉或睡眠场所的物种。

数据库中 46%的物种都记录了欺骗行为,包括食物欺骗、产卵地点欺骗和性欺骗。食物欺骗是最常见的欺骗手段,占欺骗物种的 60%。性欺骗占欺骗授粉记录的 38%,出现在 20 个兰花属中。

黄蜂和蜜蜂是最常见的授粉者,苍蝇和蚊子紧随其后。

作者提醒说,还有许多数据收集工作要做。”尽管包含 2900 多个物种,但我们的数据库只覆盖了不到 10%的兰科植物。虽然非洲、南美洲和亚洲的热带地区是兰花多样性的中心,但它们在兰花授粉研究中的代表性明显不足,尤其是在附生兰中,”菲利普斯博士说。

“兰花授粉研究为发现新奇的授粉策略和了解开花植物吸引授粉者的适应性提供了巨大的机会。热带地区是兰花生物学中最大的未知领域,而许多最著名的澳大利亚兰花还没有被详细研究过。除了科学兴趣之外,这对保护工作也有重要的实际意义,因为许多兰花物种都依赖于一种主要授粉物种来维持生命。欺骗来吸引授粉者

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