蘭花的奇特繁殖方式:利用欺騙手段來吸引授粉者
最近的研究利用數據庫對2900多個蘭花物種進行了研究,突出了它們多樣化和專門化的授粉策略,包括高度依賴欺騙。雖然蘭花在了解花卉適應性方面做出了巨大貢獻,但仍有許多東西有待發現,特別是關於代表性不足地區的蘭花物種。
《林奈學會植物學雜誌》(Botanical Journal of the Linnean Society)最近發表的一項研究利用一個數據庫,突出顯示了蘭花所擁有的驚人多樣性的專門授粉策略,這些授粉策略在世界各地各不相同。
最近發表的數據庫包含2900 多個蘭花物種,詳細介紹了它們的授粉者身份以及如何吸引授粉者。重要的是,該數據庫揭示了不同棲息地、地理位置和分類學的繁殖生物學模式。
菲利普斯博士說:”從這些數據中,我們找出了限制我們在全球範圍內了解蘭花生物學的一般模式和知識差距。”
查爾斯-達爾文(Charles Darwin)利用蘭花來研究進化,他認為蘭花精緻的花朵是一種適應性,可以提高植物間花粉傳遞的概率,從而提高後代的適應能力。
菲利普斯博士說:”由於蘭花具有不同尋常的花朵特徵,而且通常採用非常規的授粉吸引策略,因此蘭花一直是了解花朵對授粉者的適應性的最前沿。”
事實上,達爾文曾預言,馬達加斯加蘭花Angraecum sesquipedale(花蜜刺長達40 厘米)將由一種長著同樣長且奇特的長鼻蛾授粉。
由波多黎各大學詹姆斯-阿克曼博士領導的研究論文利用新數據庫發現,超過75% 的蘭花物種依賴授粉者進行繁殖。有趣的是,所研究的蘭花中幾乎有一半沒有為來訪的動物提供任何獎勵–相反,它們利用欺騙來吸引授粉者。
與許多蘭花一樣,Caladenia barbarossa只由一種昆蟲授粉。在這裡,授粉是通過雄性黃蜂進行的,雄性黃蜂通過模仿黃蜂的性信息素來吸引花朵。在這張照片中,雄性黃蜂在試圖與花朵交配的過程中摘取並沉積花粉。圖片來源:拉籌伯大學Ryan Phillips 博士
無論是生活在哥斯達黎加的熱帶雨林還是南非的山地草原上,蘭花都傾向於專攻一種主要的授粉者物種,但對於那些使用欺騙手段的蘭花來說,這種趨勢更為明顯。
該研究的合著者努什卡-賴特博士說:”只專注於一種授粉者物種會使許多蘭花特別容易受到包括氣候變化在內的人為威脅。隨著授粉者的消失,我們也將失去這些依賴授粉者的蘭花物種”。
蘭花開發的授粉策略就像一部犯罪驚悚片–事實上,澳大利亞是世界上通過性模仿授粉的中心,從黃蜂、蜜蜂到蚋等一系列不同的昆蟲群體都被這種精心策劃的詭計所欺騙。
在南非,蘭花模仿腐肉;在留尼汪島,蘭花模仿雨林水果;在巴西,蘭花模仿蚜蟲的氣味–所有這些都是為了欺騙授粉者。更浪漫的是,在美洲熱帶地區,100 多種蘭花為某些蜜蜂提供香味,這些蜜蜂會收集這些蘭花,並將其放入求愛的花束中。
在澳大利亞,甚至還有一種具有性欺騙性的蘭花,被稱為”Cladenia barbarella”–在拉丁語中意為”小鬍子”(指這種花),同時也指同名漫畫人物,她因性剝削而臭名昭著。
菲利普斯博士說,數據庫中一個令人驚訝的發現是,”蘭花家族的一個標誌是,有很大一部分物種通過化學、視覺或觸覺刺激,利用傳粉者的感官能力,通常是結合使用,從而採用欺騙手段來吸引傳粉者。”
蘭花表現出兩種主要的欺騙形式。第一種是食物欺騙,即蘭花看起來或聞起來像某種食物,以吸引授粉者。欺騙性授粉的第二種形式是性欺騙,雄性傳粉昆蟲被引誘到提供雌性昆蟲的視覺、觸覺和/或嗅覺信號的花朵上。
菲利普斯博士說:”花的信號可能非常有說服力,以至於讓昆蟲試圖與它交配。我甚至遇到過黃蜂在紅綠燈時從車窗飛進來,開始和前座上的蘭花標本做不可描述的事情。”
這種策略絕非罕見,現在全世界已有20 個屬的蘭花採用了這種策略,其中包括100 多個蘭花品種。
迄今為止,第三種欺騙手段被稱為”產卵地欺騙”,通常是模仿幼蟲的食物,如蘑菇、糞便和腐肉,以吸引正在尋找產卵食物的雌蠅。
在科學研究方面,澳大拉西亞和非洲的蘭花多樣性覆蓋率分別為15% 和20%,而溫帶亞洲、熱帶亞洲和南美洲的蘭花多樣性覆蓋率則低得多。
約76% 的蘭花物種完全依賴傳粉者進行繁殖。高度專業化的授粉系統十分常見,在所研究的蘭花中,約有55% 的蘭花只有一種已知的授粉者。
54% 的蘭花物種為授粉者提供獎勵,其中約一半(51%)生產花蜜。由採集花香的昆蟲授粉的蘭花佔獎勵物種的24%,而生產花油的蘭花約佔15%。剩下的10%是提供毛狀體(食毛、假花粉)、樹脂、花粉或睡眠場所的物種。
數據庫中46%的物種都記錄了欺騙行為,包括食物欺騙、產卵地點欺騙和性欺騙。食物欺騙是最常見的欺騙手段,佔欺騙物種的60%。性欺騙佔欺騙授粉記錄的38%,出現在20 個蘭花屬中。
黃蜂和蜜蜂是最常見的授粉者,蒼蠅和蚊子緊隨其後。
作者提醒說,還有許多數據收集工作要做。”儘管包含2900 多個物種,但我們的數據庫只覆蓋了不到10%的蘭科植物。雖然非洲、南美洲和亞洲的熱帶地區是蘭花多樣性的中心,但它們在蘭花授粉研究中的代表性明顯不足,尤其是在附生蘭中,”菲利普斯博士說。
“蘭花授粉研究為發現新奇的授粉策略和了解開花植物吸引授粉者的適應性提供了巨大的機會。熱帶地區是蘭花生物學中最大的未知領域,而許多最著名的澳大利亞蘭花還沒有被詳細研究過。除了科學興趣之外,這對保護工作也有重要的實際意義,因為許多蘭花物種都依賴於一種主要授粉物種來維持生命。欺騙來吸引授粉者