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2024-02-01花朵與昆蟲的長相廝守 大丁黃與蕈蚊的傳粉生態
650 期
Author 作者
陳凱修/瑞士洛桑大學博士後研究員,研究阿爾卑斯上高山植物生殖與性別系統的生態演化議題;望月昂/東京大學附屬植物園助理教授,研究花朵與罕見傳粉者的演化關係;川北篤/東京大學附屬植物園教授,研究植物與動物(尤其是傳粉者)互動關係的生態演化議題;王俊能/臺灣大學生命科學系暨生態演化所教授、生物多樣性中心教學組長,研究領域為植物生殖傳粉及花的演化發育。
*本文感謝臺大生命科學系吳聖傑助教提供族群地點資訊,以及新北市坪林區鐵馬樂園露營地於野外調查時的盛情款待,以完成本文及文章提到的研究。*
Take Home Message
• 從開花植物到糧食作物,都需要吸引生物傳粉以利繁殖。除了蝴蝶、蜜蜂之外,蠅類昆蟲也是重要的傳粉者。
• 在日本,以蕈蚊為主要傳粉者的植物常具有暗紅、平整開放、雄蕊短、散發3-羥基丁酮的花朵,可能是植物為適應蕈蚊訪花而演化出的傳粉性狀。
• 筆者在臺灣的大丁黃等植物驗證上述性狀組合,並證實大丁黃專一地倚賴蕈蚊傳粉,不過大丁黃沒有3-羥基丁酮的氣味,值得深入探討。
臺語歌曲《花若離枝》中那句「紅花無香味,香花亦無紅豔時」,借用特定花朵的樣貌,暗指感情無法兩全其美。其實,這句歌詞也隱藏了一個植物生殖生物學中有趣的概念,那就是「傳粉性狀」(pollination syndrome)。
蕈蚊訪大丁黃花近照。大丁黃花粉沾附在蕈蚊腳的基節(最靠近身體處)。(望月昂拍攝)
用來推測傳粉者的傳粉性狀
開花植物倚賴不同的傳粉者替它們在不同花朵或植物個體間傳粉,以進行生殖。由於不同傳粉者可能偏好特定的花朵形態、氣味、顏色等特徵組合,不同植物物種因而適應、演化出各式各樣不同的花朵特徵,吸引特定傳粉者或排除特定無效傳粉者,增進傳粉效率。
另一方面,人們經常可以在不同植物物種的花朵上,發現特定、相似的花朵特徵組合,藉此用來吸引特定、專一傳粉者,這些特徵組合就被稱作傳粉性狀。因此,我們往往能透過花朵所具備的特定傳粉性狀,推測植物可能的傳粉者。其中最著名的例子,莫過於大彗星風蘭(Angraecum sesquipedale)的故事。達爾文曾依據它白色具香氣的細長筒狀花朵性狀,預測它的傳粉者為具備長口器的天蛾,後來的科學家也確實觀察到馬島長喙天蛾(Xanthopan morganii)幫助它傳粉的行為。
大彗星風蘭
馬島長喙天蛾
大彗星風蘭具香氣的白色細長筒狀花朵,以及幫助它授粉的馬島長喙天蛾標本。(Motohiro Sunouchi, flickr;Esculapio, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons)
「蠅類」也是傳粉者
其實除了蜜蜂(膜翅目)、蝴蝶(鱗翅目)之外,人們常忽視的雙翅目昆蟲,例如家蠅(Muscidae)、食蚜虻(Syrphidae)等,也是開花植物非常重要的傳粉者之一。目前已知在超過172科的植物中,都有倚賴雙翅目昆蟲為傳粉者的物種。而在許多高山生態系與農耕地中,雙翅目昆蟲更是當地植物最主要的傳粉者。例如臺灣合歡山上,超過一半的高山植物物種的主要傳粉者是雙翅目昆蟲。然而,目前我們對於開花植物花朵為了適應雙翅目昆蟲而演化出的傳粉性狀卻所知甚少。
事實上,雙翅目是昆蟲綱中物種數量第四多的類群,其中有超過70科的物種可作為傳粉者。這些作為傳粉者的雙翅目類群包含了各種不同形態、生活習性,以及生態角色的物種。因此,雙翅目類群中不同的傳粉者可能偏好不同的性狀,並在倚賴雙翅目傳粉的開花植物中,選汰出截然不同的傳粉性狀。例如以家蠅、食蚜虻為主要傳粉者的植物,常具有黃色或白色、平整開放花朵的性狀;倚賴糞蠅(Scathophagidae)傳粉的馬兜鈴屬花朵,則散發出昆蟲屍體的氣味,以擬態的方式欺騙傳粉者前來產卵。
蕈蚊(Python (Peter Rühr), CC BY-SA 3.0, Wikimed ai Common )
潮濕環境的隱藏傳粉者—蕈蚊
在潮濕的森林底層或溪澗棲息著一群常常被忽略的雙翅目傳粉昆蟲,那就是本文的主角⸺蕈蚊(fungus gnat)。……【更多內容請閱讀科學月刊第650期】