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欺騙處男的蘭花,露水姻緣都是假——《蘭的 10 個誘惑》

遠流出版_96
・2017/06/02 ・2129字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 496 ・六年級

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地花蜂。圖 / Wikimedia

地花蜂(Andrena),飛翔於南歐草地上,與平常我們熟知的蜜蜂不一樣,雖然也喜歡在花朵間來回穿梭、採集花粉,卻少了群聚的生活方式。此外,牠們的巢穴也與其他蜜蜂不同,是築在砂質土壤上。

故事的開始源自於兩隻在草地上相遇、相戀的地花蜂。在交尾儀式後,雌蜂在砂質土壤間找尋適合築巢的好洞穴,挖掘一番後,將花粉、花蜜、唾液與土壤混合並搓揉成球狀,在其中產下一顆卵。這顆卵在土壤中靜靜發育成幼蟲,最後形成蛹,直到度過嚴冬,溫暖的氣候喚醒了蛹中的地花蜂。一陣騷動後,這隻初生的地花蜂咬破了自己的蛹殼,不斷的往巢穴洞口鑽,似乎想要趕緊見證這個光明的世界。鑽出洞口的牠,除了找尋花粉、花蜜果腹之外,更重要的是,牠想要像父母親那樣在草地上找到自己生命中的另一半,但沒想到,愛情這條路,對牠而言竟是如此坎坷。

地花蜂的初戀

這隻未經世事的雄地花蜂低飛於草地上,遠方似乎飄散出一陣又一陣、那股專屬於雌蜂的費洛蒙氣味,於是,雄地花蜂毫不猶豫的循著氣味線索向前追尋。隨著距離越來越近,那股令人蠢蠢欲動的氣味就越濃。雄地花蜂發了狂似的在空中找尋雌蜂身影,此時,眼角餘光看到了一個極為性感的雌蜂腹部,雄地花蜂二話不說往前趴伏在上,前肢感受到那股毛絨的觸感,這讓牠更加確信這是牠的真命天女。

正準備進行交尾儀式時,奇怪的事發生了。雄地花蜂腹部的交尾器始終找不到另一半的交尾器。屢屢無法與另一半結合的牠,開始焦躁不安,腹部與頭部不斷在這疑似雌蜂的另一半身上竄動。

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就在這時,雄地花蜂一個抬頭,不曉得碰觸到什麼,一個鮮黃物質不偏不倚的黏附在牠的兩觸角間。疑惑?憤怒?受挫?搞不清楚發生什麼事的雄地花蜂飛離了牠的初戀,也離開了蜂蘭設下的誘人陷阱。

分布於南歐、北非、中東的蜂蘭屬(Ophrys)植物,生長於乾草原上,拇指般大的花朵小巧精緻,仔細觀察,唇瓣的形狀像極了雌地花蜂的腹部。不僅是外型相似,連唇瓣上的特殊斑塊與顏色線條,甚至是上頭密生的絨毛都模擬得維妙維肖。

蜂蘭(Ophrys apifera var. aurita)唇瓣密布絨毛,模擬雌地花蜂腹部的形態。

此外,科學家透過氣味分析研究,發現蜂蘭屬植物所散發出的氣味,與雌地花蜂費洛蒙中的化學組成有著極高的相似度。正因如此,雄地花蜂便在這股山寨氣味中迷失了自己,一步步被導引到蜂蘭的唇瓣上。在視覺及觸覺的雙重感官刺激下,雄地花蜂才會不疑有他,與蜂蘭的唇瓣進行交尾。這也就是生殖生物學中非常經典的假交配現象(Pseudocopulation)。

蜂蘭透過嗅覺、視覺、觸覺三方面的模擬,徹底欺騙雄地花蜂,讓牠在假交配的行為中不小心誤觸蕊柱上的藥帽,於是鮮黃的花粉塊便直接黏附在牠的頭部正中央。搞不清楚狀況的雄蜂只好帶著花粉塊喪氣的離開,蜂蘭也藉此取得第一階段的成功。

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蜂蘭的高超騙術

離開初戀的雄蜂雖然有些喪氣,但因為還沒有達成繁殖後代的重要使命,還是不放棄的在草原找尋下一位適合的伴侶。飛著飛著,那股誘人的氣味再次傳來,熟悉的腹部又出現在眼前。

雄蜂對自己說:「再試一次吧!」當牠趴伏在雌蜂腹部上準備交尾,事實恐怕讓牠心碎,因為,牠又一次的掉入蜂蘭的陷阱。牠在模擬雌蜂的唇瓣上竄動,過程中,先前黏附在頭部的花粉塊也不偏不倚再次擠壓到蕊柱基部的柱頭上,成功達成蜂蘭第二階段的工作,完成授粉。由於遲遲無法在蜂蘭的唇瓣上獲得滿足,雄地花蜂只好不斷尋找新對象,也因此成為蜂蘭的最佳信使與授粉專員。

蜂蘭授粉方式示意圖,此圖為第一種授粉方式。請按此觀賞全圖。
蜂蘭授粉方式示意圖,此圖為第二種授粉方式。請按此觀賞全圖

不過,就像放羊的孩子一般,若是蜂蘭欺騙地花蜂的次數過多,也會使得雄地花蜂不再相信,也因此不願意嘗試,這樣反而會造成蜂蘭在生殖上的一大障礙。於是蜂蘭開花的密度與欺騙的次數,就在相互需求間達到平衡。

或許有人會問:那真正的雌地花蜂在哪裡?演化給的答案總是讓人驚歎。

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如果蜂蘭和正牌雌地花蜂同時擺在雄蜂眼前,正牌的雌地花蜂當然還是比較具有優勢,這樣會使蜂蘭的生殖成功率大幅下降。因此,蜂蘭在長時間的演化適應下,花期大多集中於雌地花蜂大量鑽出土壤前的一個月內,而未經世事的雄地花蜂只好不斷的在蜂蘭的唇瓣間尋找、試探,卻絲毫不知道自己的真命天女還在土壤中尚未醒來。

等到牠最後終於明白時,蜂蘭已經結出一個又一個飽滿的果實,孕育著無數個後代,延續著這令人歎為觀止的欺騙伎倆。

欺騙雄性地花蜂的蜂蘭。

 

 

本文摘自《蘭的 10 個誘惑:透視蘭花的性吸引力與演化奧祕》遠流出版

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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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鹹味小知識:蜜蜂比較喜歡鹹鹹的花蜜?
椀濘_96
・2022/04/26 ・3413字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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民以食為天。日常裡,我們習慣以鹹食作為正餐,可想而知,鹹的味覺感知一定有著其必要性,使得我們懂得去尋找並補充帶有鹹味的食物。

食鹽長怎樣?

聰明的你或許已經想到了!關於鹹味,那就不得不提——鹽。

現代人類在食物中添加鹽作為調味劑,統稱為食鹽。我們常使用的餐桌鹽為一種含有 97~99% 氯化鈉(NaCl)的精製鹽。

常見的食鹽,餐桌鹽。圖/維基百科

氯化鈉是一種常見的離子化合物,在多數情況下呈現白色粉末狀,其結晶為半透明的立方體;其內部結構為史上第一個測試的晶體結構,由帶正電荷的 Na+ 和帶負電荷的 Cl所組成。Na+ 與 Cl在相互垂直的 3 個方向平面上,以 1:1 的比例均勻分布,如下圖所示。

圖中的綠色圓球為氯離子(Cl-),紫色為鈉離子(Na+)。圖/維基百科

鹽含有維持生理機能的所需物質,除了用來增添風味、滿足口腹之慾以外,也能讓我們從中獲取所需的營養。適當攝取氯化鈉對健康有許多好處,不僅有助於使肌肉鬆弛,也能幫助細胞吸收養分。

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而氯化鈉當中的鈉離子,更是在人體中扮演著重要角色!

「鈉」很重要,「鈉」很重要,「鈉」很重要!

鈉離子為體液中重要的電解質,可以維持神經和肌肉正常活動;血液中的鈉離子濃度影響著神經傳導物質的信號;而鈉離子也幫助代謝、維持體內滲透壓,以及穩定酸鹼平衡等重要生理活動。

除此之外,鹹味的感受主要也是透過鈉離子觸發的

這邊我們額外提一下,味覺的感受可分為兩種:一種是透過 G 蛋白耦合受體獲得的,也就是讓味覺感受器及味道分子耦合味蕾上的 G 蛋白味導素(Gustducin),進而產生甜味、苦味、鮮味;另一種則是離子(如:H+、Na+ 等)通過味覺細胞上的離子通道,導致細胞的膜電位產生變化,進而引發神經刺激,產生酸味和鹹味。

酸與鹹的感受像是離子通過安檢閘門;而苦、甜、鮮則像是積木,需兩兩吻合才能結合。圖/NIH[1]

回到鹹味的感受,當鈉離子經由味覺細胞頂端微絨毛表面的鹹味受體——上皮鈉離子通道(epithelial sodium channel)進入細胞後,就會造成細胞內的膜電位改變,促使味覺細胞釋出神經傳導物質,刺激感覺神經末稍,將神經動作電位傳達至腦部,感受出鹹味。

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人體一旦缺乏鹽分,或者說是缺乏鈉時,會造成體內電解質失衡。頭痛、暈眩、懶散等初期症狀較不易察覺;然而,嚴重的話,則可能引發肌肉痙攣、血壓下降,甚至心臟衰竭而死亡。

另外,我們也需要知道,不只是人類,對於所有動物而言,鹽分的攝取是非常必要的。

只要是動物都需要鹽哦!

動物如何攝取鹽分與飲食方式有關。牠們會想方設法尋覓鹽分,如肉食性動物可透過捕食獵物獲得,肉品中的鈉含量足以供牠們維持生理運作;然而,植物無法提供足夠的鹽分,因此,野外的草食性動物會大群移動、遷移尋找有鹽分的地方,如鹽土、天然礦鹽等,而圈養型的飼主則需提供鹽磚,讓動物透過舔舐含鹽物質,滿足自身所需的營養。

野外的草食性動物會大群移動、遷移尋找有鹽分的地方,如鹽土、天然礦鹽等。圖/Pixabay

當然,那些在植物周圍打轉的昆蟲也不例外——牠們亦須設法獲取鹽分。

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近期,皇家學會(Royal Society)《生物學報》(Biology Letters)發布了一篇與動物攝取鹽分相關的報告。研究發現,蜜蜂這類會幫助植物授粉的物種(pollinator,可譯為傳粉者)會在吸食花蜜時,選擇含鹽量較高的植物,藉此補充自身所需的鈉。

蜜蜂比較喜歡鹹鹹的花蜜?

過去就有研究表明,蜜蜂主要吸食的花蜜僅含有少許營養素,而所採集的花粉中,主要為鉀、鈣、鎂等礦物質,其含量在夏秋兩季之間會有所不同。

由此可知,僅靠花卉飲食並不足以維持個體生命,甚至是支撐起整個蜂群,因此蜜蜂會透過其他攝食方式來補足所需的礦物質,其中則包括鈉。例如:比起在乾淨的水源中覓食,蜜蜂反而更喜歡「骯髒」(這裡的骯髒是指富含化合物)的水,又或者是食用腐爛的水果、肉品,從中取得鈉。上述兩個例子也在實驗中發現,比起攝取其他礦物質,蜜蜂更偏愛鈉

綜上所述,再回到生物學報上的研究報告,該研究團隊試著證明比起髒水及腐食,花蜜中的鈉含量若是足夠,或許也會受牠們青睞,進而從中獲取營養。於是,團隊提出了這樣的問題:「花蜜含鈉量的多寡,是否會影響蜜蜂吸食時選擇的花卉?」換句話說,就是「含鈉量越高的花蜜,是否更能吸引蜜蜂拜訪?」

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含鈉量越高的花蜜,是否更能吸引蜜蜂拜訪呢?圖/Pixabay

實驗過程及結果

該研究團隊選擇了五種原產於佛蒙特州(該實驗室位置)的開花植物,其中包括蓍草和紫錐花,並種植在面積約一個籃球場大的溫室裡。

在每個溫暖、有陽光、適合授粉的日子裡,研究人員都會使用微型手動泵,將原有的花蜜從花中吸出,改以含糖溶液代替。每一種植物中,有一半被注入含有 1% 鹽的人造花蜜,而另一半則不含鹽;隨後,全天觀察植物,追蹤前來拜訪花朵採蜜的蜜蜂、螞蟻和蝴蝶。實驗從 2021 年 7 月開始進行,為期一個月。

實驗結果發現,對於任一種花而言,被含鹽花蜜的花所吸引的各類傳粉者,為僅含糖的兩倍;進一步說明,花蜜中的鈉含量多寡,確實影響了傳粉者對於花卉個體的選擇。

現代植物已經演化出許多種方法來吸引傳粉者,其中包括產出含有傳粉者必需的營養物質之花蜜,吸引牠們前來幫助授粉。

鈉是傳粉者必需的礦物質。考量到植物的花蜜中通常含有少量鈉,而在同一物種中,鈉的含量可能因個體而異,加上現階段關於花蜜與傳粉者間的相關研究較少;因此該團隊人員就實驗結果討論出:花蜜中的鈉可能在植物—傳粉者相互的生態和演化中,發揮著重要但仍未被重視的作用

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實驗結果發現,花蜜中的鈉含量多寡,確實影響了傳粉者對於花卉個體的選擇。圖/Pixabay

結語

筆者認為,動物均有尋找鹽分的能力,若花蜜中含有足夠的鈉,那麼就近取得確實容易許多,似乎就不用倚靠其他方式來攝取鈉。筆者也期待未來能有更深入的研究,進一步確認兩者間的相關性,甚至是演化趨勢。

最後,不忘提醒讀者,現代社會中鹽分的攝取非常容易,人類膳食中大多數的鈉來自食鹽,而在一般情況下,人體所需的鈉含量不易缺乏。根據世界衛生組織建議,成年人每天應攝取少於 2,000 毫克的鈉,相當於 5 公克的食鹽。因此,在享用美食的同時,應謹記鹽攝取量不宜超過每日所需。高鹽飲食可能出現高血壓、中風、心臟病等健康危機。

註解

  1. Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al., editors. Neuroscience. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2001. Taste Receptors and the Transduction of Taste Signals.

參考資料

  1. Pollinators like their flowers with a dash of salt—Science news
  2. Finkelstein Carrie J., CaraDonna Paul J., Gruver Andrea, Welti Ellen A. R., Kaspari Michael and Sanders Nathan J. (2022). Sodium-enriched floral nectar increases pollinator visitation rate and diversity. Biology Letters. 18:20220016
  3. Bonoan, R.E., Tai, T.M., Tagle Rodriguez, M., Feller, L., Daddario, S.R., Czaja, R.A., O’Connor, L.D., Burruss, G. and Starks, P.T. (2017). Seasonality of salt foraging in honey bees (Apis mellifera). Ecological Entomology, 42: 195-201.
  4. Dorian, N.N. and Bonoan, R.E. (2021). Stingless bees (Apidae: Meliponini) seek sodium at carrion baits in Costa Rica. Ecological Entomology, 46: 492-495.
  5. Insects & Pollinators
  6. 新竹市立動物園—草食動物營養知識 / 需要吃鹽?
  7. 鹽的故事:妙不可「鹽」–鹽的重要性與應用—科技大觀園
  8. 味覺產生的分子機制上(Taste)—科學 Online
  9. 味覺產生的分子機制下(Taste)—科學 Online
  10. 氯化鈉—科學 Online
  11. 食鹽—維基百科
  12. 氯化鈉—維基百科
所有討論 1
椀濘_96
12 篇文章 ・ 20 位粉絲
喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)

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地花蜂。圖 / Wikimedia

地花蜂(Andrena),飛翔於南歐草地上,與平常我們熟知的蜜蜂不一樣,雖然也喜歡在花朵間來回穿梭、採集花粉,卻少了群聚的生活方式。此外,牠們的巢穴也與其他蜜蜂不同,是築在砂質土壤上。

故事的開始源自於兩隻在草地上相遇、相戀的地花蜂。在交尾儀式後,雌蜂在砂質土壤間找尋適合築巢的好洞穴,挖掘一番後,將花粉、花蜜、唾液與土壤混合並搓揉成球狀,在其中產下一顆卵。這顆卵在土壤中靜靜發育成幼蟲,最後形成蛹,直到度過嚴冬,溫暖的氣候喚醒了蛹中的地花蜂。一陣騷動後,這隻初生的地花蜂咬破了自己的蛹殼,不斷的往巢穴洞口鑽,似乎想要趕緊見證這個光明的世界。鑽出洞口的牠,除了找尋花粉、花蜜果腹之外,更重要的是,牠想要像父母親那樣在草地上找到自己生命中的另一半,但沒想到,愛情這條路,對牠而言竟是如此坎坷。

地花蜂的初戀

這隻未經世事的雄地花蜂低飛於草地上,遠方似乎飄散出一陣又一陣、那股專屬於雌蜂的費洛蒙氣味,於是,雄地花蜂毫不猶豫的循著氣味線索向前追尋。隨著距離越來越近,那股令人蠢蠢欲動的氣味就越濃。雄地花蜂發了狂似的在空中找尋雌蜂身影,此時,眼角餘光看到了一個極為性感的雌蜂腹部,雄地花蜂二話不說往前趴伏在上,前肢感受到那股毛絨的觸感,這讓牠更加確信這是牠的真命天女。

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正準備進行交尾儀式時,奇怪的事發生了。雄地花蜂腹部的交尾器始終找不到另一半的交尾器。屢屢無法與另一半結合的牠,開始焦躁不安,腹部與頭部不斷在這疑似雌蜂的另一半身上竄動。

就在這時,雄地花蜂一個抬頭,不曉得碰觸到什麼,一個鮮黃物質不偏不倚的黏附在牠的兩觸角間。疑惑?憤怒?受挫?搞不清楚發生什麼事的雄地花蜂飛離了牠的初戀,也離開了蜂蘭設下的誘人陷阱。

分布於南歐、北非、中東的蜂蘭屬(Ophrys)植物,生長於乾草原上,拇指般大的花朵小巧精緻,仔細觀察,唇瓣的形狀像極了雌地花蜂的腹部。不僅是外型相似,連唇瓣上的特殊斑塊與顏色線條,甚至是上頭密生的絨毛都模擬得維妙維肖。

蜂蘭(Ophrys apifera var. aurita)唇瓣密布絨毛,模擬雌地花蜂腹部的形態。

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此外,科學家透過氣味分析研究,發現蜂蘭屬植物所散發出的氣味,與雌地花蜂費洛蒙中的化學組成有著極高的相似度。正因如此,雄地花蜂便在這股山寨氣味中迷失了自己,一步步被導引到蜂蘭的唇瓣上。在視覺及觸覺的雙重感官刺激下,雄地花蜂才會不疑有他,與蜂蘭的唇瓣進行交尾。這也就是生殖生物學中非常經典的假交配現象(Pseudocopulation)。

蜂蘭透過嗅覺、視覺、觸覺三方面的模擬,徹底欺騙雄地花蜂,讓牠在假交配的行為中不小心誤觸蕊柱上的藥帽,於是鮮黃的花粉塊便直接黏附在牠的頭部正中央。搞不清楚狀況的雄蜂只好帶著花粉塊喪氣的離開,蜂蘭也藉此取得第一階段的成功。

蜂蘭的高超騙術

離開初戀的雄蜂雖然有些喪氣,但因為還沒有達成繁殖後代的重要使命,還是不放棄的在草原找尋下一位適合的伴侶。飛著飛著,那股誘人的氣味再次傳來,熟悉的腹部又出現在眼前。

雄蜂對自己說:「再試一次吧!」當牠趴伏在雌蜂腹部上準備交尾,事實恐怕讓牠心碎,因為,牠又一次的掉入蜂蘭的陷阱。牠在模擬雌蜂的唇瓣上竄動,過程中,先前黏附在頭部的花粉塊也不偏不倚再次擠壓到蕊柱基部的柱頭上,成功達成蜂蘭第二階段的工作,完成授粉。由於遲遲無法在蜂蘭的唇瓣上獲得滿足,雄地花蜂只好不斷尋找新對象,也因此成為蜂蘭的最佳信使與授粉專員。

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蜂蘭授粉方式示意圖,此圖為第一種授粉方式。請按此觀賞全圖。

蜂蘭授粉方式示意圖,此圖為第二種授粉方式。請按此觀賞全圖

不過,就像放羊的孩子一般,若是蜂蘭欺騙地花蜂的次數過多,也會使得雄地花蜂不再相信,也因此不願意嘗試,這樣反而會造成蜂蘭在生殖上的一大障礙。於是蜂蘭開花的密度與欺騙的次數,就在相互需求間達到平衡。

或許有人會問:那真正的雌地花蜂在哪裡?演化給的答案總是讓人驚歎。

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等到牠最後終於明白時,蜂蘭已經結出一個又一個飽滿的果實,孕育著無數個後代,延續著這令人歎為觀止的欺騙伎倆。

欺騙雄性地花蜂的蜂蘭。


 

 

本文摘自《蘭的 10 個誘惑:透視蘭花的性吸引力與演化奧祕》遠流出版

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一生只為一人傳情,卻被誤解了 16 年的波溫蘇鐵象鼻蟲
蕭昀_96
・2020/10/25 ・3299字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

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你可能體會過屁股開花,那有聽過「鐵樹開花」嗎?

所謂鐵樹,指的就是蘇鐵 (Cycads),繁殖期時結有鮮豔雌毬果和雄毬果,人工種植環境下往往多年才開一次花(毬果),因此鐵樹開花比喻事物罕見或極難實現。

蘇鐵是木本、雌雄異株且外型類似棕櫚的裸子植物,它們起源於二疊紀並且興盛於中生代,然而在開花植物興起後慢慢衰退淡出歷史舞臺,現生的蘇鐵分布於熱帶和亞熱帶區域,雖然有些種類被廣泛利用為田園造景,然而多數種類面臨著棲地破壞、非法交易和外來入侵物種的威脅,許多種類都名列 IUCN 的保育名錄中。

Cycas revoluta 是園藝造景中常見的蘇鐵種類之一。圖/Wikipedia

只在澳洲有!極其稀少的「美麗波溫蘇鐵」

澳洲是世界上主要的蘇鐵多樣性中心之一,擁有 4 個屬接近 90 個物種,其中波溫蘇鐵屬 (Bowenia) 外型特殊且珍貴稀有,目前地球只能看到兩個現存活生生的物種,相較於多數蘇鐵的棕櫚狀葉子,波溫蘇鐵的葉形渾圓,為僅產於澳洲的特有植物。

其中,美麗波溫蘇鐵 (Bowenia spectabilis) 是《瀕臨絕種野生動植物國際貿易公約》 (CITES) 附錄的物種,保育重要性高,僅分布於北昆士蘭的熱帶雨林區,通常成群分布,植株間不會相隔太遠。

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美麗波溫蘇鐵僅分布於北昆士蘭的熱帶雨林區,圖 A 為植株整體、圖 B 是雄毬果、圖 C 是雌毬果。圖/作者提供

專一且唯一的授粉者,像極了愛情

雖然蘇鐵過往長期被以為是藉由風媒傳播進行授粉,然而近年已證實蘇鐵是真真正正的蟲媒植物喔!

本文的主角——闊胸波溫蘇鐵象鼻蟲 (Miltotranes prosternalis) 就是美麗波溫蘇鐵專一且唯一的授粉者。

授粉的機制大致上為:一年一度初夏的蘇鐵生殖期時,雌雄植株會各自生成毬果,雄毬果的小孢子葉組織富含養分,可吸引象鼻蟲進食、交配和產卵,是如同糖果屋一般的存在,若吃過一輪雄毬果小孢子葉而渾身沾滿花粉的象鼻蟲進入了雌毬果,則授粉過程水到渠成,像極了愛情

闊胸波溫蘇鐵象鼻蟲 (Miltotranes prosternalis) 是美麗波溫蘇鐵專一且唯一的授粉昆蟲。
圖/作者提供

雌毬果雖然長的跟雄毬果類似,但其大孢子葉並不提供這樣的「糖果屋」功能,到底雌毬果是否靠著特殊的化學氣味「吸引」了象鼻蟲,還是藉由擬態雄毬果的外型和氣味來騙到走錯路的象鼻蟲,具體的授粉細節尚未明瞭

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不管怎麼說,我們都能在野外觀察到有象鼻蟲造訪雌毬果,同時這些象鼻蟲也常常被發現沾滿了花粉。

飛往澳洲,踏上尋找象鼻蟲的征途

2019 年 10 月底,在我澳洲博班旅程的第三個學期末,有幸和所上同仁一同前往北昆士蘭雨林區域進行 14 天的採集,我也當了隨隊伙房兵兩周,體驗了衣食父母的辛苦(?)。

跟著筆者一起進入北昆士蘭雨林採集吧!圖/李韵攝。

在這趟野外採集中,我們針對了當地特有的美麗波溫蘇鐵與其專一授粉者闊胸波溫蘇鐵象鼻蟲的生態進行了野外調查,並採集了一些幼蟲帶回實驗室進行飼養。

在本研究前的距今 16 年前,當我還在唱著「窗台蝴蝶像詩裡紛飛的美麗章節」及「不懂愛恨情愁煎熬的我們都以為相愛就像風雲的善變」的時候,詹姆士庫克大學的植物學家 Gary Wilson 發表了有關波溫蘇鐵系統學和相關生物學的碩士論文

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翻出 16 年前的研究,戰起來!

在他的論文和期刊發表中,他提到波溫蘇鐵象鼻蟲幼蟲會在雄毬果內發育並化蛹,而在蘇鐵生殖季比較末期才出現的象鼻蟲幼蟲/蛹則會選擇在蘇鐵植株附近的表層介質進行休眠並再次活躍於次年的毬果繁殖期,而由於在北昆士蘭地區緊接著蘇鐵生殖季的是雨季,有著豐沛的降雨,他認為濕潤的介質是這些象鼻蟲幼蟲生存所需 (Wilson 2002a, b, 2004)。

然而在我們研究中,我們結合了實驗室內人工飼養的資料和野外觀察,我們重新對闊胸波溫蘇鐵象鼻蟲的生態習性進行了釐清,並反駁了 Wilson 的觀點:

  • 問:波溫蘇鐵象鼻蟲幼蟲會在雄毬果內發育並化蛹嗎?
  • 答:我們認為不會,而是幼蟲會離開雄毬果並就地尋找適合的介質建造蛹室和化蛹。

教授你搞錯了,「這根本不是象鼻蟲!」

我們綜合三點反駁原觀點:

  1. 為該學者在論文中提供的照片根本就不是象鼻蟲,甚至不是甲蟲的蛹
  2. 經過人工飼養後,我們發現所有的幼蟲都可以在實驗人員提供的腐朽木質中化蛹並羽化。
  3. 在我們的採集中發現,雖然在小小的毬果裡可以發現超過十隻幼蟲進食,但成熟雄毬果分解、腐化的速度相當快(兩周),考慮了我們飼養時的蛹期(五周),不太可能在野外的毬果還有足夠的介質和空間可供幼蟲化蛹

因此,我們認為波溫蘇鐵象鼻蟲幼蟲在野外應該是就地尋找適合介質化蛹

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地方博士生正在調查美麗波溫蘇鐵與波溫蘇鐵象鼻蟲的生態。圖/劉振華攝。
  • 問:波溫蘇鐵象鼻蟲幼蟲/蛹會在植株附近的表層介質進行休眠並再次活躍於次年的毬果繁殖期嗎?
  • 答:我們覺得不會,而是以成蟲形式度過蘇鐵繁殖季間期的。

我們依舊對這個論點進行了批判,首先,該學者提供在學位論文中的照片依舊鑑定錯誤,再者,我們此趟進行採集的區域中,不論是成熟或未成熟的植株附近表層介質都完全找不到所謂的休眠幼蟲或是蛹,而最終在我們的飼養中,所有的幼蟲都是按時羽化離開蛹室的,沒有任何的休眠。

雖然無法得知牠們在野外時細節上如何度過這段長達一年的蘇鐵繁殖季間期,是否有其他替代食物?或者能不吃不喝熬過去?

然而目前證據仍然較為支持波溫蘇鐵象鼻蟲在野外應該是以成蟲形式度過蘇鐵繁殖季間期的,這點在其近親澳蘇鐵象鼻蟲 (Tranes) 也已被觀察到。

野外採集需要眾人的協力合作,感謝每位野外工作同仁,因為拍合照的時候我在炒麵,所以拿了平底鍋出來XD(箭頭所指)。圖/作者提供
  • 問:波溫蘇鐵象鼻蟲幼蟲喜歡濕潤的環境條件嗎?
  • 答:我們仍然持否定觀點,認為通風、稍嫌乾燥的環境能讓蟲體順利存活。

在我們的飼養中已證實濕潤的介質會讓幼蟲焦躁不安過動而死亡,這點在我們針對近親澳蘇鐵象鼻蟲的飼養嘗試中,也發現類似的狀況,反倒是通風、稍嫌乾燥的環境能讓蟲體順利羽化。

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尤其北昆士蘭雨林區在夏季時會大量降雨,在這樣的環境條件下,牠們真的會在幼蟲或蛹階段時利用休眠來度過這段潮濕期間嗎?

Wilson 的推論實在讓人難以信服,這樣的環境條件更支持了我們的推測,闊胸波溫蘇鐵象鼻蟲比較有可能以成蟲樣貌來度過蘇鐵繁殖季

我們的人工飼養發現,所有的波溫蘇鐵象鼻蟲幼蟲都在我們提供的腐朽木質中化蛹並羽化,並且沒有觀察到任何的蛹期或幼蟲休眠現象。圖/原文研究

本研究除了增進了闊胸波溫蘇鐵象鼻蟲這個獨特的澳洲蘇鐵專一授粉者的認識外,我們所提出的飼育方法也有助於未來對近緣類群進行飼養以取得更進一步的生物學資訊,本論文已線上刊載於日本昆蟲學會的期刊「昆蟲學科學 (Entomological Science) 」。

參考資料

  1. Wilson, GW. 2002a. Focus on Bowenia spectabilis Hook. Ex Hook. Encephalartos 70, 10–14. 
  2. Wilson, GW. 2002b. Insect pollination in the cycad genus Bowenia Hook. ex Hook. f. (Stangeriaceae). Biotropica 34, 438–441. 
  3. Wilson, GW. 2004. The biology and systematics of Bowenia Hook ex. Hook f. (Stangeriaceae: Bowenioideae) (Masters (Research) Thesis). James Cook University, Cairns
  4. 原文研究:Hsiao, Y. Oberprieler, R.G. 2020. Bionomics and rearing of Miltotranes prosternalis (Lea, 1929) (Coleoptera: Curculionidae), a mutualistic cycad pollinator in Australia. Entomological Science 23: 369–373. doi: 10.1111/ens.12434.
蕭昀_96
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澳洲國立大學生物學研究院博士,在澳洲聯邦科學與工業研究組織國立昆蟲標本館完成博士研究,目前是國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所博士後研究員,曾任科博館昆蟲學組蒐藏助理。研究興趣為鞘翅目(甲蟲)系統分類學和古昆蟲學,博士研究主題聚焦在澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的系統分類及演化生物學,其餘研究題目包括菊虎科(Cantharidae)、長扁朽木蟲科(Synchroidae)、擬步總科(Tenebrionoidea)等,不時發現命名新物種,研究論文發表散見於國內外學術期刊 。