botany(进化的奥秘：讲述蚂蚁与植物之间的神奇故事)

提高的奥妙：报告蚂蚁与植物之间的神奇故事

在天然界中，蚂蚁和植物之间互相影响、互相依存，颠末漫长的演化，渐渐构成了一个个神奇的互利共生干系。本文经过蚂蚁和植物的共生干系，封建论述了蚂蚁和植物是怎样协同提高的。

蚂蚁和植物的协同提高，始于蚂蚁以植物为食，之后，植物才提超过对蚂蚁有利的布局和习性。

协同提高：蚂蚁与被子植物

地球上的蚂蚁有1.4万多种，是数目最多的昆虫之一，它们和被子植物约莫都劈头于1.4亿年前的白垩纪时期，现已分布在除南极洲以外的各个大陆。

2023年，《提高快报》（Evolution Letters）上的研讨展现了蚂蚁与被子植物（也叫做有花植物）在提高和分散上亲密干系。研讨指出，在6000多万年前的白垩纪后期至古近纪早前，随着被子植物的叶片提超过更多气孔，它们赖以活着的丛林情况逐徐徐得湿润，树木上的附生植物也越来越丰厚。此时，原本在丛林地下筑巢的蚂蚁也渐渐提高，分生出在树上筑巢的树栖蚂蚁，它们经过群落的垂直分层变小种间竞争。

当被子植物分散到丛林以外时，蚂蚁也随着被子植物分散。历程中，被子植物提超过了多种食品需求办法，如油质体（种子上的从属布局，含糖分、卵白和脂质等）和花外蜜腺（生长在植物幼茎、叶、花梗等养分器官上的蜜腺）等，它们约莫是被子植物影响蚂蚁提高的紧张要素。

协同提高：蚂蚁与植物蜜腺

有些植物经过蜜露与蚂蚁构成共生干系。我们这里所说的蜜露，与促进授粉的花蜜不同，通常是指花外蜜腺分泌的蜜露，用以吸引蚂蚁，反抗食草生物的啃食。据文献纪录，该物质在近 4000 种吐花植物中广泛存在于花外蜜腺中。

蕨类植物中，有些品种会有多样化的花外蜜腺。这些蜜腺分泌的花蜜构成约莫与被子植物相似，含有单糖、多糖、氨基酸等。

蕨类植物的多样蜜腺。图片泉源：参考文献[10]

最新研讨指出，植物与食草生物的互相作用影响着提高轨迹。一些植物提超过了直接的防守战略，它们经过蜜露吸引蚂蚁，吸收蜜露的蚂蚁就充任了植物的“保镖”。

这些吸引蚂蚁的蜜腺在白垩纪时期，同时劈头于蕨类植物和被子植物，与蚁栖植物的崛起切合合，且在蕨类植物和被子植物中均协同提高。当蕨类植物从丛林地表过渡到树冠层时，它们会再次从现有的“蚂蚁-被子植物”体系中招募蚂蚁当“保镖”。

蕨类植物中，与蚂蚁共生的有水龙骨科（Polypodiaceae）鹿角蕨属（Platycerium）、蚁蕨属（Lecanopteris）和小蛇蕨（Microgramma）等植物。

共生：蚂蚁与鹿角蕨属

比年来，鹿角蕨属植物因其极高的观看代价，遭到越来越多植物喜好者的喜好。该属植物的主要特性是叶两型，分为养分叶（不育叶、腐殖叶）和繁衍叶（可育叶、孢子叶）。养分叶基部呈覆瓦状，常附着在树干或枝干上，有些养分叶向上呈鸟巢状，可以吸收腐殖质和雨露；而繁衍叶成熟时其反面可长出孢子举行繁衍，因多呈鹿角状而得名“鹿角蕨”。

鹿角蕨（左），二歧鹿角蕨养分叶（右）。图片泉源：作者拍摄

附生在树上和枝条上的鹿角蕨属植物，偶尔也会选择与蚂蚁共生，如马来鹿角蕨（Platycerium ridleyi ），蚂蚁可在它的养分叶内筑巢，养分叶隆起的叶脉就像是蚂蚁行进的路途，偶尔叶片外表还会显现孔洞，约莫也是蚂蚁为了便利出入打的通道。

作为报答，蚂蚁充任“保镖”，协助马来鹿角蕨变小病虫害的产生，还把取食和繁育历程中所产生的腐殖质作为马来鹿角蕨的养料。

共生：蚂蚁与蚁蕨属

蚁蕨属植物有着中空而膨大的根状茎，不同种的根状茎外形各不相反。它们的根状茎多有分枝，分枝顶端的隆起称为“叶足”，叶片从外表长出。

在共生体系中，虹琉璃蚁属（Iridomyrmex）和举腹蚁属（Crematogaster）的蚂蚁会在蚁蕨属植物膨大的根状茎里“安家”，此时，蚁蕨属植物不再经过食品给蚂蚁们提供宁静的“家”，蚂蚁经过粪便或食品残渣为蕨类提扶养分，还作为保镖协助蚁蕨属植物反抗虫害，两者完成了双赢。

蚁蕨根状茎。图片泉源：PlantSystematics.org

共生：蚂蚁与小蛇蕨属

小蛇蕨属植物与蚂蚁的共生干系更故意思，它们不直接给蚂蚁提供住所，蚂蚁能入住的只能是别的昆虫留下的“旧屋子”。

科研职员经过研讨小鳞翅目昆虫诱导水龙骨科（Polypodiaceae）小蛇蕨属（Microgramma）多小鳞小蛇蕨（Microgramma squamulosa ）茎瘿内的蚂蚁区系演替，发觉寄生在多小鳞小蛇蕨茎瘿内的昆虫发育成熟后会自行分开，并在虫瘿外表留下孔洞。

这些虫瘿会被别的昆虫再次用作保护所和筑巢地，而树栖蚂蚁就是最主要的昆虫品种，实行搜集的49个虫瘿中，共发觉6种蚂蚁顺遂住上了虫瘿“二手房”。

多小鳞小蛇蕨茎瘿寄生。左上：茎瘿；右上：小鳞翅目瘿虫蜕出瘿；左下：蚂蚁生存茎瘿剖面图。右下：茎瘿上留下的孔。图片泉源：参考文献[9]

因此，生存在这些蕨类植物上的蚂蚁，它们在取食蜜露或反抗虫害的历程中，假如碰到成熟的孢子，就可以协助这些蕨类植物完成孢子的转达。

共生：蚂蚁与细菌

蚂蚁在与植物互利共生、协同提高的历程中，蚁巢中多样性的伴生细菌也在协助蚁群反抗病害、缺氮等拦阻条件，这对蚁群的提高至关紧张。以是，蚂蚁与细菌共生也被以为是蚂蚁可以在低潮雨林树冠上定居的必要条件。

蚂蚁与植物授粉

停止现在，蚂蚁到场授粉的植物被发觉的还很少，蚂蚁授粉的作用约莫被低估了。寻常以为，蚂蚁在大多情况下不克不及飞行，无法携带多量花粉，其本身份泌物会低落花粉活力，这些都是蚂蚁授粉植物希罕的影响要素。

但是，我们却无视了蚂蚁家属的巨大，无视了蚂蚁与植物长时的共生干系，有些植物约莫会为了顺应蚂蚁而提高，只是我们如今的研讨还不够深化。当我们查询蚂蚁授粉材料时，显现最多的就是兰科植物了，仿佛兰科植物更合适蚂蚁授粉，我们经过几个经典的“蚂蚁—兰花”授粉案例来举行论述。

在澳大利亚南部，生长着一种小兔兰（Leporella fimbriata），它们吐花时，花朵的唇瓣会模仿本钱地一种雌性蚂蚁的样子，吸引有翅膀的婚飞雄性蚂蚁，在雄蚁“假交配”历程中，就协助小兔兰完成了授粉。

为了完成授粉，小兔兰和雄蚁的地域分布、小兔兰的吐花期与雄蚁的婚飞期提高一律，小兔兰在花期会开释特定的信息素，还会提超过共同的花型吸引有翅雄蚁，两者的协同提高作育了经典的蚂蚁授粉办法。

小兔兰。图片泉源：Seeds of South Australia

相反在澳洲分布的另一种兰花——小花葱叶兰（Microtis parviflora），它们的好效传粉者却是当地一种没有翅膀的工蚁，并且另有约莫是唯一的传粉者。

在授粉历程中，大概是由于蚂蚁本身份泌的抗生素会大大低落花粉的存活率。因此，这些蚂蚁携带该兰花花粉时，肢体与花粉之间会经过一根短柄相连，如此就制止了蚂蚁分泌抗生素的胸腺与花粉直接交往，从而确保了授粉的告捷。

小花葱叶兰的蚂蚁授粉办法P：花粉；St：短柄；V：粘盘

图片泉源：参考文献[8]

我国研讨职员发觉，蚂蚁照旧巅峰鸟巢兰（Neottia listeroides）和花叶对叶兰（Neottia puberula maculata ）的最主要传粉者。

它们在花朵内取食花蜜的历程，头部会粘上花粉团，进而协助花朵完成授粉。幽默的是，当蚂蚁粘上花粉团后，花朵的蕊喙（兰科植物蕊柱前方的舌状突起局部）会立刻向下活动挡住柱头，数小时后再重新抬起，好效避免花粉授在本人的柱头上，制止了自花授粉。

巅峰鸟巢兰。图片泉源：（RangerLantern）王翰臣

固然也是蚂蚁协助授粉，但生长在高黎贡山的心启兰（Cleisocentron malipoense）与巅峰鸟巢兰和花叶对叶兰不同。心启兰在树栖蚂蚁的协助下，很少会产生异株异花授粉，主要以自花授粉或同株异花授粉为主。

心启兰。图片泉源：OrchidRoots

蚂蚁本身的分泌物会低落花粉活力，这是内幕。蚂蚁在生命活动历程中，会经过身上的特别腺体分泌抗生素，这些抗生素既可用于医治本身伤口，也可在莳植真菌（蘑菇）时被用来克制真菌或病原体等植物病害的产生，但它们会毁坏花粉颗粒，招致授粉失败。

蚂蚁和蜜蜂协同为彩烟木属植物授粉。图片泉源：参考文献[4]

但是，生存在澳大利亚的一种彩烟木属（Conospermum）植物，颠末长时的协同提高，它们的花粉可以好效反抗蚂蚁抗生素的毁坏，完成蚂蚁和当地蜜蜂一同到场授粉，并与蚂蚁创建互利共生的授粉干系，进一步确保授粉率。

总结

蚂蚁虽小，却是天然界紧张的生物类群，在生态体系中发扬着至关紧张的作用。蚂蚁与植物以及其他生物的互作干系，另有很多未解之谜等着我们去发觉和探究，让我们一同亲密天然，用发觉的目光对待身边的一草一木，探究天然生灵的美好与神奇。

参考文献

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[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

出品丨科普中国

作者丨秦亚龙 江苏省中国封建院植物研讨所·南京中山植物园

监制丨中国科普博览

责编丨董娜娜

审校丨徐来 林林