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誰見過最早的鐵樹開花?史詩級的蘇鐵傳粉者「侏儸古澳洲蕈蟲」

蕭昀_96
・2017/10/09 ・1930字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 519 ・六年級
  • 文/蕭昀、劉振華

古人有云:「鐵樹開花水倒流」,由於鐵樹開花非常罕見,要親眼目睹十分不易,因此就用鐵樹開花來比喻極不可能、等不到的事;而這句中所提到的鐵樹,指的其實就是蘇鐵(Cycas)這種雌雄異株的植物呢!蘇鐵又稱鳳尾蕉、鳳尾松、避火樹,而樹齡 10 年以上的蘇鐵才會長出雄球花及雌球花,並透過風或昆蟲來傳播花粉。

由於樹齡 10 年以上的蘇鐵才會長出雄球花及雌球花,因此鐵樹開花被用來比喻極不可能,等不到的事。

可愛的象鼻蟲就是鐵樹開花的見證蟲?

在侏儸紀的陸地上,除了龐然橫行的恐龍們,還有著蓊鬱的裸子植物森林,蘇鐵在此時也相當繁盛,可說是「鐵樹時代」。現生蘇鐵的傳粉蟲媒主要為甲蟲(鞘翅目),有些種類也會靠薊馬(纓翅目)傳粉,而在為蘇鐵傳粉的甲蟲類群中,最重要的類群則為象鼻蟲總科的成員;蘇鐵與象鼻蟲的合作關係可能起源於中生代,同時,中生代也有出土一些象鼻蟲化石。

「中生代的蘇鐵就是藉由這些象鼻蟲傳粉」這個論述看起來十分理所當然,對不對?不過如果就這樣文畢結束收工回家了話,那呃呃我……我覺得不行,我覺得很普通,且事實上,科學家們在仔細檢查了這些中生代的象鼻蟲化石種類、和對象鼻蟲總科物種進行類群起源時間的定年後,他們也覺得不行。

首先呢,這些中生代的象鼻蟲種類所屬的類群 (毛象鼻蟲科),實際上在現生的種類中有許多物種是與許多風媒裸子植物伴生,而那些現今為蘇鐵傳粉的象鼻蟲類群,則被認為是起源於白堊紀早期的。另外,根據對蘇鐵類植物的分子定年,則發現:現生的蘇鐵起源於新生代中新世。由於中生代晚期有著名的白堊紀-第三紀滅絕事件,生物面臨大規模滅絕,因此現今的蘇鐵授粉象鼻蟲類群有可能也其實是晚近才興起的。

象鼻蟲為昆蟲中物種、生態最為多樣化的類群之一,科學家認為現今的為蘇鐵授粉的象鼻蟲類群可能是晚近才興起的而非中生代。圖/蕭昀 攝。

蘇鐵的原始夥伴原來另有其人

那麼,到底是什麼樣的蟲子為中生代的蘇鐵傳播花粉呢?一件來自中國大陸內蒙古自治區的道虎溝村的甲蟲化石標本,讓科學家們似乎找到了答案。

內蒙古道虎溝化石層生物群出土了相當多的特殊化石昆蟲物種。此為媧皇始源大花蚤 Archaeoripiphorus nuwa,是目前已知最古老的大花蚤科化石紀錄。

澳洲蕈蟲科(Boganiidae)是一群相當小型且鮮為人知的冷門甲蟲,牠們的大顎基部有著剛毛窩,雖然目前尚未知這些毛窩的功能,不過被推測可能有著貯菌器的功能,可攜帶孢子或微生物至適合居住的新棲地進行拓殖。目前僅發現記述有 6 屬、15 個現生物種,牠們分布於澳洲、新喀里多尼亞和南非。

雖然多數種類為被子植物傳粉,昆蟲學家後來發現:分布於澳洲和南非的種類皆會取食蘇鐵花粉並在雄毬果發育,其中有趣的是,這兩相距甚遠的遠親所取食的蘇鐵種類親緣竟相當接近,昆蟲學家更進一步推論:澳洲蕈蟲與蘇鐵間交互關係,可能早於中生代岡瓦那大陸尚未分裂之時就已經被建立了。

現生的澳洲蕈蟲科成員,圖為 Paracucujus rostratus。圖/劉振華 攝。

侏儸古澳洲蕈蟲化石出土,演化譜系再添新章

內蒙古道虎溝化石層生物群(九龍山組,中侏儸世,約 1.65 億年前)出土了相當多的昆蟲化石,是古昆蟲學研究材料的寶庫。

2017 年 4 月,來自中國廣州中山大學、澳洲聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)和北京首都師範大學的跨國科研團隊於該化石群發現了澳洲蕈蟲科的物種,描述並命名為侏儸古澳洲蕈蟲 Palaeoboganium jurassicum,這是已知澳洲蕈蟲科年代最早的化石紀錄。

澳洲蕈蟲科 Palaeoboganium jurassicum 是已知澳洲蕈蟲科年代最早的化石紀錄,約為1.65億年前的中侏儸世。圖/Liu Z., Ślipiński A., Lawrence J.F., Ren D. & Pang H. @Journal of Systematic Palaeontology

這項發現有著重要的演化意義。首先,這個發現印證了本科物種的確已經存在於中生代,且顯然本類群的分布格局比我們現今所知還要來得廣闊;再者,根據作者們的親緣譜系分析,這個物種與為蘇鐵花粉授粉的似扁蟲屬Paracucujus 親緣關係上相當接近,輔助佐證侏儸古澳洲蕈蟲很有可能就是當時蘇鐵類植物的授粉昆蟲。

這項研究成果於今年 4 月 4 日線上刊載於古生物學領域國際期刊【系統古生物學期刊】(Journal of Systematic Palaeontology)。

參考文獻:

Liu Z., Ślipiński A., Lawrence J.F., Ren D. & Pang H. 2017. Palaeoboganium gen. nov. from the Middle Jurassic of China (Coleoptera: Cucujoidea: Boganiidae): the first cycad pollinators? Journal of Systematic Palaeontology (Published online). Doi: https://doi.org/10.1080/14772019.2017.1304459


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蕭昀_96
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澳洲國立大學生物學研究院和聯邦科學與工業研究組織─澳洲國立昆蟲標本館聯合培養博士生,國立臺灣大學昆蟲學系學士,中研院臺灣生命大百科(TaiEOL)編輯人員、泛科學專欄作者,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 。因為攻讀博士所以持續焦慮中。


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「你不要過來啊!」蜘蛛為了在交配中保命,竟然把自己給射出去了!

Peggy Sha
・2022/05/18 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

自然界中,充滿了不少為了交配而「慷慨赴義」的勇者,像是:螳螂、蜘蛛等等,在激戰中或激戰後,雄性會變成配偶的盤中飧,如此一來,不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!(讓我們感謝飛天小爸爸的努力!)

「性食同類」不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!圖/Pixabay

這種現象呢,被稱之為「性食同類」(sexual cannibalism),通常是雌性吃掉雄性的比例稍微高一些。

但正如俗話所說,「生命會自己找到出口」,竟然有雄性蜘蛛靠著把自己「射」出去來保下一命!今天,就要來為你講述,隆背菲蛛(Philoponella prominens)的噴射故事。

交配到一半就彈出去了?超離奇高速彈射之謎!

這次的主角隆背菲蛛呢,是一種原產於日本、韓國等地的社會性動物,過去驚人的成就包括:能夠一次聚集 300 多隻同伴,共同編織出一片大網。

至於牠們超強的彈射能力又是如何被發現的?原先,來自湖北大學的張士昶副教授與團隊正在研究隆背菲蛛的性行為,卻忽然發現了一個超離奇現象:完成交配之後,雄蛛居然會猛然彈開,「biu」地一下就飛得老遠!

這驚人的過程可說是快到不可思議,最高紀錄達到一秒 88.2 公分,別說是肉眼,就連普通相機都沒辦法正確紀錄下細節。

這個現象立刻引發了研究團隊的好奇心,那麼接下來該怎麼辦呢?當然是:交配大戰看起來!

射,還是不射?這是個攸關性命的問題!

為了進行研究,團隊總共觀察了 155 次交配行為,並在其中 152 次中觀察到了這種超高速的彈射情形。你可能會很好奇,那剩下的 3 次呢?嗯……那 3 隻隆背菲蛛沒有成功彈射出去,交配後就成了配偶的大餐了。

什麼?沒彈掉就會被吃掉?這究竟是巧合還是命運的安排?

研究人員決定出手人為干預一下,他們選了 30 隻隆背菲蛛,然後想辦法阻止牠們彈射,結果發現:「彈射=保命」,要是你射不出去,那你就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的晚餐。

要是隆背菲蛛彈射失敗,那就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的營養來源。圖/Pixabay

相反地,如果成功彈出去了,那麼,你不但可以保命,也多了再次交配的機會。嘿,沒錯,牠們彈出去後還會再爬回來交配,再彈、再爬、再交配,就如此反反覆覆。(當然啦,有時也會在過程中不小心弄掉一些身體部位,比如一兩支步足。)

想要成功噴射,你需要一對強壯的步足!

至於為何隆背菲蛛能變成這樣的飛天小蜘蛛呢?秘密就藏在牠們的步足中。研究團隊發現,雄蛛們會將第一對步足抵在雌蛛身上,一旦交配完成,就用力蹬腳彈射出去。

根據實驗,科學家們發現這對步足可說是噴射與交配關鍵,少了一支都不行,只要沒有這對秘密武器,雄蛛只會停留在求偶階段,但不會真的跟雌蛛交配。但如果掉的是其他幾支腳,那可完全不會影響交配過程,還是能順利完成生育大計。

而這對秘密武器最強大的地方,其實是來自液壓;只要蜘蛛擠壓胸部的肌肉,便可以將其中的體液注入特定關節(tibia–metatarsus joint),透過液壓來伸直步足、產生彈力。

沒想到吧?為了在交配中保命,隆背菲蛛還得運用到流體力學,是不是很有趣呢?

參考資料:

Male spiders avoid sexual cannibalism with a catapult mechanism: Current Biology
These male spiders catapult away to avoid being cannibalized after sex
Watch These Male Spiders Jump Like Hell to Avoid Being Eaten After Sex
This Male Spider Catapults Itself Into the Air to Avoid Sexual Cannibalism | Science| Smithsonian Magazine
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Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。