一隻樺斑蝶的幼蟲爬到制高點,採取下攻的方式進食
因為毛蟲一咬到葉脈就會流出乳汁
要是毛蟲採取上仰的進食方式
動作太慢就會被乳汁淹死或嘴巴被黏在一起
樺斑蝶的幼蟲只有三分之一可以活著撐過一天
但能夠留下來就會變強
毛蟲下方莖葉上橙黃色的小蟲是夾竹桃蚜蟲
如果仔細觀察會發現它們一起在搖屁股
雖然馬利筋有毒
夾竹桃蚜蟲也和樺斑蝶同樣一身防毒的本領
以刺吸馬利筋汁液為食
而樺斑蝶幼蟲則為植食性只啃食葉片
這些依靠馬利筋為生的小昆蟲稱之為初級消費者
而馬利筋就是生產者
馬利筋與樺斑蝶之間的關係是自然界中最佳的共生mutualism典範之一
對含毒的汁液免疫的毛蟲反而對於牠的掠食者有毒
為了回報
樺斑蝶幫忙馬利筋授粉
但蚜蟲與牠所吸吮的馬利筋之間的關係又是什麼呢？
自然界中的生物都擁有獨自的生存法則
但有時難憑一己之力抵禦天敵
於是發展出與其他生物結盟各取所需的方法
為什麼螞蟻要保護蚜蟲?
因為蚜蟲繳了"保護費"
也就是蜜露honey dew
蚜蟲尾部會不斷分泌出蜜露任由螞蟻吸食
然後才換取螞蟻來保護
透過蜜露建立共生關係
對螞蟻來說
蚜蟲就是受他們圈養的乳牛
螞蟻通過用觸角戳蚜蟲的方式來擠奶
因此有時候蚜蟲又被稱為螞蟻奶牛
如同人類為了牛奶飼養乳牛一般
生態系中兩種不同種生物相互勾結分工合作
比想像中還要常見
只是我們沒有深入去觀察
只要更仔細理解
這種關係背後其實蘊藏著極大的危害
蚜蟲被螞蟻保護
群體數量一定會呈倍數成長
也會產出更多的蜜露供給螞蟻取食
而螞蟻的巡狩讓蚜蟲因而更安全更肆無忌憚吸取農作物
但蜜露含有糖分不僅是螞蟻的最愛
沾染在植物枝葉上也會成為某些微生物的營養源
而微生物大量繁殖會誘發煤煙病
也就是農作物的果實、葉子上會有黑色像煤灰的一層薄膜
讓光合作用受阻影響農作物生長
煤煙病不僅成為農民的夢魘
嚴重甚至將會引起整個農業生態系的崩解
這種螞蟻和蚜蟲攜手合作造成的惡性循環
生態學上稱為正反饋迴圈positive feedback loop
正反饋迴圈概念
可以簡單地用氣候變遷中融化的冰山為例 :
因為冰山具有反射效果
可以將照射在冰山上大部分的陽光反射
限制了冰山造成暖化的效果
但是當地球越來越溫暖
冰山融化後露出底下的深色陸地與海洋
結果造成了更多的陽光能量被吸受
溫暖效應加乘結果導致更多的冰山融化
如果我們不隨意伸手干涉
例如大量種植單一作物或噴灑農藥
大自然自有其機制參予其中
蚜蟲是眾多獵食性昆蟲的取食對象
包括瓢蟲、食蚜蠅、大草蛉以及小花椿等都會大量捕食蚜蟲
對於這些天敵蚜蟲毫無招架之力
族群也因此無法無限擴大(瓢蟲一天約可吃掉200隻左右的蚜蟲)
這一點很重要
草食性昆蟲的數量是受到獵食者而非同類的抑制
因此大自然的機制應該是幫助草食性昆蟲更成功的躲避獵食者
而非讓牠們在食物競爭取得較大優勢
因為競爭才是推動演化的力量
在螞蟻 - 蚜蟲這種共生關係中有時還有一個有趣的現象：
有一類被稱為黑灰蝶Niphanda fusca的蝴蝶會將卵產在蚜蟲所在的植物上
當孵化出毛蟲後
這些毛蟲會以蚜蟲為食
但螞蟻並不會將毛蟲趕跑
反而是將它們攜回巢穴中
在巢中螞蟻繼續餵養毛蟲
而毛蟲也能夠分泌蜜露供螞蟻食用
當毛蟲長大後會爬出蟻穴蛹化
兩個星期後蝴蝶就破蛹而出了
蚜蟲擠出蜜露提供螞蟻吸食
而蜜露又是從何而來?
蚜蟲完全變態、雜食、胎生、單性生殖
完全變態指的是每一代蚜蟲都有不同的形狀差異
雜食表示牠們吃一種以上的植物
胎生表示蚜蟲的卵在媽媽肚子就已經發育成胚胎
這些胚胎內還有更小的胚胎
彷彿一隻迷你成蟲
肚裡懷著外婆的孫女
因為這隻蚜蟲通常是雌性
而單性生殖當然是指未經受精便可生育
只有在春天時寄宿在植物上的蚜蟲
會像一般昆蟲孵化其受精卵
大多數蚜蟲具有一根被稱為stylet的細針口器
能夠刺進葉脈的纖維伸入篩管中
葉脈的表皮很薄
因此輸送養分的篩管離表面很近很容易吸食
像這些具刺吸式口器的昆蟲(蚜蟲及牠的親戚葉蟬介殼蟲等)
把口針插入篩管後就整天待在原處吸汁
由於養分從植物葉片流動到根部
使得篩管充滿壓力
因此蚜蟲只要插入刺針食物就自動噴進嘴巴裡
篩管中的液體所含的營養是糖的最佳來源
但用來製造蛋白質的氨基酸很少
營養液含氮量極低
只有葉片的千分之一到百分之一
而葉片本身的含氮量也只有動物肌肉的十分之一
由於植物含氮量稀少
因此蚜蟲必須大量吸取樹液以應成長與繁殖所需
這是個大問題
蚜蟲靠樹液維生
每天喝相當於牠們乾體重200倍的樹液
就好像我們每天要以喝100罐汽水來獲取營養
這又導致另一個難題
如何把多餘的水和糖排出體外
又不會損失氮
蚜蟲可說是糖尿病的病患
演化解決了這個問題
蚜蟲腸道有個分流的過濾器
讓珍貴的食物進入腸道
而多餘的糖和水直接進入分流管從肛門一滴一滴排出
顧名思義因其糖分極高故稱作蜜露
可是植物汁液中所含的氨基酸成分並非是完全氨基酸
那麼蚜蟲又如取得其他生長所需所欠缺的氨基酸?
原來除了螞蟻與蚜蟲之間的互利共生
在蚜蟲體內更存在一種終極演化的互利共生方式
大多數蚜蟲都是互利共生型細菌的宿主
這種細菌寄生在蚜蟲的特化細胞中
因為它能為蚜蟲提供其日常食物所缺少的必需氨基酸（essential amino acids）
沒有內生共生菌蚜蟲就無法繁殖
而在含菌細胞之外
內生共生菌無法生存
這種共生關係已經發展了約2億年
日本的研究發現蚜蟲還能利用內共生菌”轉讓”的基因合成蛋白質
並運送給內共生菌從而形成高度的共生關係
相信大家一定聽過狼狽為奸這句成語
因為狼的前腳長而狽的後腳長
為了順利跨越羊圈的柵欄
狽用後腳撐起狼
狼則騎在狽上用前腳攀住羊圈
然後把羊隻叼走一起大快朵頤
受到螞蟻保護的蚜蟲較未受保護者更能存活
螞蟻不也成了蚜蟲的同謀共犯嗎？
由於螞蟻本身也是掠食者
牠們會攻擊啃咬樹葉的毛蟲與甲蟲
螞蟻豈不又是植物的保護者嗎？
倘若蚜蟲不以蜜露引誘螞蟻
不知螞蟻是否會忠於牠的職責
螞蟻保護蚜蟲卻意外的保護了寄生在蚜蟲體內的某種胡蜂
這種胡蜂會在蚜蟲體內產下一顆卵
然後幼蟲吃掉宿主的內臟蛹化成為胡蜂
大自然的複雜關連絕不是表面所見 :
合作和犯罪的表相一樣虛假
當食物變少時
牧羊的螞蟻甚至會同類相食
瓢蟲當然不會錯過美味的蚜蟲
這裡的蚜蟲牠們一輩子都吃不完
這時螞蟻也就顧不了蚜蟲的安危了
更不用說還有在枝葉間結網等待食物自動上門的蜘蛛
不管住下來還是路過的各取所需
看似平和其實充滿殺機
3億年來植物和昆蟲刀光劍影
但其中沒有任何一方可以把對手擊敗
就好像英國作家Lewis Carroll在”Through the Looking Glass”中所描述 :
愛麗絲在夢中與紅心皇后下棋
紅心皇后拉著愛麗絲跑很快
但人卻總留在原地,愛麗絲喘著大氣說：
”在我們家鄉您跑得這麼快早不知跑到那去了！”
紅心皇后對愛麗絲說：
”現在妳看到了吧！全力奔跑的目的是為了讓自己保持在原地”
一株小草讓我們瞧見
植物 - 蚜蟲 - 螞蟻 - 瓢蟲以及共生菌展演了一場可敬的生態對決
圖片來源 : 3.bp.blogspot.com/-1fBB_Op91CI/U-212Nxg8pI/AAAAAAAAAXA/8Dvgc__iD8s/s1600/red-queen-733517.jpg
紅心皇后假說Red Queen Hypothesis一詞由Leigh Van Valen於1973年提出
| ：對於一種生物的演化速度一定要和共同演化的系統保持一致.
|
雖然有些植物需要靠昆蟲來傳播花粉及種子
但基本上大部分植物和昆蟲卻是世仇宿敵
昆蟲吃葉子讓植物不能進行光合作用
昆蟲咬爛植物的根讓植物無法輸送水及養分
昆蟲吃下種子等同剝奪了植物的DNA
植物的生活中無時不面對著被吞食而亡的危險
但幾億年來植物還能以這般大的族群生存於世上
想必定有一套厲害的自我防衛機制
例如有些樹木當昆蟲想從樹木的韌皮部中取得養分時
樹木便大量分泌包覆昆蟲形成琥珀的樹脂
披著焮毛的咬人貓會在碰觸後釋放出組織胺、蟻酸等酸性毒液致使皮膚紅腫疼痛
有些植物例如冬青演化出有鋸齒邊緣的葉片讓昆蟲不易吃食
加拿大生物學家John King在” Reaching for the sun”一書中提出 :
“植物不像動物具備閃躲掠食者的能力
因而它們演化出產生多種化學物質
以防禦動物的掠食及避免病菌的入侵”
很多植物像夾竹桃一樣
看上去絲毫沒有抵抗能力
其實不然
植物在進化過程中築起了一道道防禦系統
使自己生機勃勃地生存了下來
夾竹桃的乳汁就是一種植物保護自己的化學武器
乳汁是植物新陳代謝產生的次生代謝物質
貯存在植物的管狀細胞中
這種管狀細胞幾乎遍佈植物體的全身
夾竹桃的乳汁中含有劇毒物質強心甙
對動物的心臟有超強的傷害作用
可讓咬食的動物喪命
不同類的植物各自演化出不同的化學成分
例如樟樹、薄荷、茶樹等富含精油讓昆蟲不適而遠離
苦楝果實會產生苦楝素嚇阻昆蟲掠食
松樹在枝幹、針葉和毬果中儲聚松烯來驅離昆蟲
既然植物施以生化戰防衛
以植物為食的昆蟲難道必是走上滅絕之路?
尋求生存是所有生物的本能
因而昆蟲也隨著植物的轉變與其共同演化
樺斑蝶幼蟲取食馬利筋後將毒素貯存於體內
反而成為其躲避鳥類掠食的利器
另一個有趣的例子就是榕果和榕果小蜂的互利關係
當年達爾文正思索植物是如何交配時
領悟到共同演化這個概念
植物不可能移動自己去尋找配偶
那麼植物是如何交配呢?
演化的力量讓這兩個完全不同的生物有了相互依賴的關係
部分植物就就是藉由昆蟲等媒介來授粉
達爾文說過 :
“我完全相信
所有的花朵結構都受昆蟲左右
昆蟲是花朵世界裡的神”
藉由蘭花觀察
達爾文甚至發現蘭花與授粉者之間有某種”看的見”的互動關係
蘭花和昆蟲相互適應甚至會主動改變形狀來配合授粉者
如果這個物種的些微改變會影響到另一個物種的改變
當改變越來越大
大到已經跟原本的物種有了差距
兩個物種都演變出另一種新的型態
這就是共同演化
相互之間的影響可能是因為掠食的關係也可能是互利共生
植物和昆蟲之間一場長達3億年的戰爭
敵對雙方亦友亦敵的共同演化成為推動生物多樣性的主要力量
當然同時有些例如蜜蜂的昆蟲
卻演化成植物的夥伴協助植物傳播花粉
並分支出更多的新種
多樣化的結果創造出更多的多樣性
更進步的花傾向紅、粉紅或紫色
我們喝的紅葡萄酒
