botany(進化的奧秘：講述螞蟻與植物之間的神奇故事)

提高的奧妙：報告螞蟻與植物之間的神奇故事

在天然界中，螞蟻和植物之間互相影響、互相依存，顛末漫長的演化，漸漸構成了一個個神奇的互利共生干系。本文經過螞蟻和植物的共生干系，封建論述了螞蟻和植物是怎樣協同提高的。

螞蟻和植物的協同提高，始于螞蟻以植物為食，之后，植物才提超過對螞蟻有利的布局和習性。

協同提高：螞蟻與被子植物

地球上的螞蟻有1.4萬多種，是數目最多的昆蟲之一，它們和被子植物約莫都劈頭于1.4億年前的白堊紀時期，現已分布在除南極洲以外的各個大陸。

2023年，《提高快報》（Evolution Letters）上的研討展現了螞蟻與被子植物（也叫做有花植物）在提高和分散上親密干系。研討指出，在6000多萬年前的白堊紀后期至古近紀早前，隨著被子植物的葉片提超過更多氣孔，它們賴以活著的叢林情況逐徐徐得濕潤，樹木上的附生植物也越來越豐厚。此時，原本在叢林地下筑巢的螞蟻也漸漸提高，分生出在樹上筑巢的樹棲螞蟻，它們經過群落的垂直分層變小種間競爭。

當被子植物分散到叢林以外時，螞蟻也隨著被子植物分散。歷程中，被子植物提超過了多種食品需求辦法，如油質體（種子上的從屬布局，含糖分、卵白和脂質等）和花外蜜腺（生長在植物幼莖、葉、花梗等養分器官上的蜜腺）等，它們約莫是被子植物影響螞蟻提高的緊張要素。

協同提高：螞蟻與植物蜜腺

有些植物經過蜜露與螞蟻構成共生干系。我們這里所說的蜜露，與促進授粉的花蜜不同，通常是指花外蜜腺分泌的蜜露，用以吸引螞蟻，反抗食草生物的啃食。據文獻紀錄，該物質在近 4000 種吐花植物中廣泛存在于花外蜜腺中。

蕨類植物中，有些品種會有多樣化的花外蜜腺。這些蜜腺分泌的花蜜構成約莫與被子植物相似，含有單糖、多糖、氨基酸等。

蕨類植物的多樣蜜腺。圖片泉源：參考文獻[10]

最新研討指出，植物與食草生物的互相作用影響著提高軌跡。一些植物提超過了直接的防守戰略，它們經過蜜露吸引螞蟻，吸收蜜露的螞蟻就充任了植物的“保鏢”。

這些吸引螞蟻的蜜腺在白堊紀時期，同時劈頭于蕨類植物和被子植物，與蟻棲植物的崛起切合合，且在蕨類植物和被子植物中均協同提高。當蕨類植物從叢林地表過渡到樹冠層時，它們會再次從現有的“螞蟻-被子植物”體系中招募螞蟻當“保鏢”。

蕨類植物中，與螞蟻共生的有水龍骨科（Polypodiaceae）鹿角蕨屬（Platycerium）、蟻蕨屬（Lecanopteris）和小蛇蕨（Microgramma）等植物。

共生：螞蟻與鹿角蕨屬

比年來，鹿角蕨屬植物因其極高的觀看代價，遭到越來越多植物喜好者的喜好。該屬植物的主要特性是葉兩型，分為養分葉（不育葉、腐殖葉）和繁衍葉（可育葉、孢子葉）。養分葉基部呈覆瓦狀，常附著在樹干或枝干上，有些養分葉向上呈鳥巢狀，可以吸收腐殖質和雨露；而繁衍葉成熟時其反面可長出孢子舉行繁衍，因多呈鹿角狀而得名“鹿角蕨”。

鹿角蕨（左），二歧鹿角蕨養分葉（右）。圖片泉源：作者拍攝

附生在樹上和枝條上的鹿角蕨屬植物，偶爾也會選擇與螞蟻共生，如馬來鹿角蕨（Platycerium ridleyi ），螞蟻可在它的養分葉內筑巢，養分葉隆起的葉脈就像是螞蟻行進的路途，偶爾葉片外表還會顯現孔洞，約莫也是螞蟻為了便利出入打的通道。

作為報答，螞蟻充任“保鏢”，協助馬來鹿角蕨變小病蟲害的產生，還把取食和繁育歷程中所產生的腐殖質作為馬來鹿角蕨的養料。

共生：螞蟻與蟻蕨屬

蟻蕨屬植物有著中空而膨大的根狀莖，不同種的根狀莖外形各不相反。它們的根狀莖多有分枝，分枝頂端的隆起稱為“葉足”，葉片從外表長出。

在共生體系中，虹琉璃蟻屬（Iridomyrmex）和舉腹蟻屬（Crematogaster）的螞蟻會在蟻蕨屬植物膨大的根狀莖里“安家”，此時，蟻蕨屬植物不再經過食品給螞蟻們提供寧靜的“家”，螞蟻經過糞便或食品殘渣為蕨類提扶養分，還作為保鏢協助蟻蕨屬植物反抗蟲害，兩者完成了雙贏。

蟻蕨根狀莖。圖片泉源：PlantSystematics.org

共生：螞蟻與小蛇蕨屬

小蛇蕨屬植物與螞蟻的共生干系更故意思，它們不直接給螞蟻提供住所，螞蟻能入住的只能是別的昆蟲留下的“舊屋子”。

科研職員經過研討小鱗翅目昆蟲誘導水龍骨科（Polypodiaceae）小蛇蕨屬（Microgramma）多小鱗小蛇蕨（Microgramma squamulosa ）莖癭內的螞蟻區系演替，發覺寄生在多小鱗小蛇蕨莖癭內的昆蟲發育成熟后會自行分開，并在蟲癭外表留下孔洞。

這些蟲癭會被別的昆蟲再次用作保護所和筑巢地，而樹棲螞蟻就是最主要的昆蟲品種，實行搜集的49個蟲癭中，共發覺6種螞蟻順遂住上了蟲癭“二手房”。

多小鱗小蛇蕨莖癭寄生。左上：莖癭；右上：小鱗翅目癭蟲蛻出癭；左下：螞蟻生存莖癭剖面圖。右下：莖癭上留下的孔。圖片泉源：參考文獻[9]

因此，生存在這些蕨類植物上的螞蟻，它們在取食蜜露或反抗蟲害的歷程中，假如碰到成熟的孢子，就可以協助這些蕨類植物完成孢子的轉達。

共生：螞蟻與細菌

螞蟻在與植物互利共生、協同提高的歷程中，蟻巢中多樣性的伴生細菌也在協助蟻群反抗病害、缺氮等攔阻條件，這對蟻群的提高至關緊張。以是，螞蟻與細菌共生也被以為是螞蟻可以在低潮雨林樹冠上定居的必要條件。

螞蟻與植物授粉

停止現在，螞蟻到場授粉的植物被發覺的還很少，螞蟻授粉的作用約莫被低估了。尋常以為，螞蟻在大多情況下不克不及飛行，無法攜帶多量花粉，其本身份泌物會低落花粉活力，這些都是螞蟻授粉植物希罕的影響要素。

但是，我們卻無視了螞蟻家屬的巨大，無視了螞蟻與植物長時的共生干系，有些植物約莫會為了順應螞蟻而提高，只是我們如今的研討還不夠深化。當我們查詢螞蟻授粉材料時，顯現最多的就是蘭科植物了，仿佛蘭科植物更合適螞蟻授粉，我們經過幾個經典的“螞蟻—蘭花”授粉案例來舉行論述。

在澳大利亞南部，生長著一種小兔蘭（Leporella fimbriata），它們吐花時，花朵的唇瓣會模仿本錢地一種雌性螞蟻的樣子，吸引有翅膀的婚飛雄性螞蟻，在雄蟻“假交配”歷程中，就協助小兔蘭完成了授粉。

為了完成授粉，小兔蘭和雄蟻的地域分布、小兔蘭的吐花期與雄蟻的婚飛期提高一律，小兔蘭在花期會開釋特定的信息素，還會提超過共同的花型吸引有翅雄蟻，兩者的協同提高作育了經典的螞蟻授粉辦法。

小兔蘭。圖片泉源：Seeds of South Australia

相反在澳洲分布的另一種蘭花——小花蔥葉蘭（Microtis parviflora），它們的好效傳粉者卻是當地一種沒有翅膀的工蟻，并且另有約莫是唯一的傳粉者。

在授粉歷程中，大概是由于螞蟻本身份泌的抗生素會大大低落花粉的存活率。因此，這些螞蟻攜帶該蘭花花粉時，肢體與花粉之間會經過一根短柄相連，如此就制止了螞蟻分泌抗生素的胸腺與花粉直接交往，從而確保了授粉的告捷。

小花蔥葉蘭的螞蟻授粉辦法P：花粉；St：短柄；V：粘盤

圖片泉源：參考文獻[8]

我國研討職員發覺，螞蟻照舊巔峰鳥巢蘭（Neottia listeroides）和花葉對葉蘭（Neottia puberula maculata ）的最主要傳粉者。

它們在花朵內取食花蜜的歷程，頭部會粘上花粉團，進而協助花朵完成授粉。幽默的是，當螞蟻粘上花粉團后，花朵的蕊喙（蘭科植物蕊柱前方的舌狀突起局部）會立刻向下活動擋住柱頭，數小時后再重新抬起，好效避免花粉授在本人的柱頭上，制止了自花授粉。

巔峰鳥巢蘭。圖片泉源：（RangerLantern）王翰臣

固然也是螞蟻協助授粉，但生長在高黎貢山的心啟蘭（Cleisocentron malipoense）與巔峰鳥巢蘭和花葉對葉蘭不同。心啟蘭在樹棲螞蟻的協助下，很少會產生異株異花授粉，主要以自花授粉或同株異花授粉為主。

心啟蘭。圖片泉源：OrchidRoots

螞蟻本身的分泌物會低落花粉活力，這是內幕。螞蟻在生命活動歷程中，會經過身上的特別腺體分泌抗生素，這些抗生素既可用于醫治本身傷口，也可在蒔植真菌（蘑菇）時被用來克制真菌或病原體等植物病害的產生，但它們會毀壞花粉顆粒，招致授粉失敗。

螞蟻和蜜蜂協同為彩煙木屬植物授粉。圖片泉源：參考文獻[4]

但是，生存在澳大利亞的一種彩煙木屬（Conospermum）植物，顛末長時的協同提高，它們的花粉可以好效反抗螞蟻抗生素的毀壞，完成螞蟻和當地蜜蜂一同到場授粉，并與螞蟻創建互利共生的授粉干系，進一步確保授粉率。

總結

螞蟻雖小，卻是天然界緊張的生物類群，在生態體系中發揚著至關緊張的作用。螞蟻與植物以及其他生物的互作干系，另有很多未解之謎等著我們去發覺和探究，讓我們一同親密天然，用發覺的目光對待身邊的一草一木，探究天然生靈的美好與神奇。

參考文獻

[1]劉仲健, 陳利君, 劉可為等. 心啟蘭屬(Chenorchis)——蘭科一新屬及其螞蟻傳粉的生態戰略[J].生態學報, 2008, 28(6):12.

[2]王淳秋.螞蟻到場的傳粉體系——基于鳥巢蘭屬和對葉蘭屬三種蘭科植物的傳粉生物學研討[J].中國封建院植物研討所, 2008.

[3]HONOR,GAY.Rhizome structure and evolution in the ant-associated epiphytic fern Lecanopteris Reinw. (Polypodiaceae)[J]. Botanical Journal of the Linnean Society, 1993, 113(2):135-160.

[4]Kleber D C , Maura T S H .In search of unusual interactions. A commentary on: Pollen adaptation to ant pollination: a case study from the Proteaceae'[J].Annals of Botany, 2020(3):3.

[5]Matthew P. Nelsen, Corrie S. Moreau, C. Kevin Boyce, et al. Macroecological diversification of ants is linked to angiosperm evolution[J]. Evolution Letters, 2023, 7(2), 79-87.

[6]Nepel M , Mayer V E , Barrajon-Santos V W D .Bacterial diversity in arboreal ant nesting spaces is linked to colony developmental stage[J].Communications Biology, 2023, 6(1).

[7]Peakall R .The unique pollination of Leporella fimbriata (Orchidaceae): Pollination by pseudocopulating male ants (Myrmecia urens, Formicidae)[J]. Plant Syst. Evol, 1989, 167:137-148.

[8]Peakall R , Beattie A J . Pollination of the orchid Microtis parviflora R. Br. by flightliss worker ants[J]. Functional Ecology, 1989, 3(5):515-522.

[9]Santos M G , Porto G F , Lancellotti I R ,et al. Ant fauna associated with Microgramma squamulosa (Kaulf.) de la Sota (Polypodiaceae) fern galls[J].Revista Brasileira de Entomologia, 2019, 63(2).

[10]Suissa J S , Li F W , Moreau C S .Convergent evolution of fern nectaries facilitated independent recruitment of ant-bodyguards from flowering plants[J].Nature Communications, 2024, 15(1).

操持制造

出品丨科普中國

作者丨秦亞龍 江蘇省中國封建院植物研討所·南京中山植物園

監制丨中國科普博覽

責編丨董娜娜

審校丨徐來 林林