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科学家发现花朵开始"放弃"不断变少的昆虫 进化为自花授粉
发布日期:2023-12-20 23:40:30  稿源:cnBeta.COM

研究人员说,随着昆虫数量的减少,花朵正在"放弃"授粉者,进化得对它们的吸引力越来越小。一项研究发现,在巴黎附近生长的田野三色堇的花朵比二、三十年前生长在相同田地里的花朵小 10%,产生的花蜜也少 20%。昆虫也较少光顾它们。

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这项研究的作者之一、法国国家科学研究中心的研究员皮埃尔-奥利维耶-切普图(Pierre-Olivier Cheptou)说:"我们的研究表明,三色堇在进化过程中放弃了授粉者。它们正朝着自花授粉的方向进化,每种植物都用自己繁殖,这在短期内可行,但很可能会限制它们适应未来环境变化的能力。"

植物为昆虫生产花蜜,昆虫则在植物之间运送花粉。这种互惠互利的关系是经过数百万年的共同进化形成的。但三色堇和传粉昆虫现在可能陷入了一个恶性循环:植物生产的花蜜越来越少,这意味着可供昆虫食用的食物也会越来越少,这反过来又会加速昆虫数量的减少。

"我们的研究结果表明,三色堇与传粉昆虫之间古老的互动关系正在迅速消失,"第一作者、蒙彼利埃大学博士研究员萨姆森-阿科卡-皮多勒(Samson Acoca-Pidolle)说。"同时我们惊讶地发现,这些植物的进化速度如此之快。"

欧洲各地的研究都报告了昆虫数量减少的情况。一项针对德国自然保护区的研究发现,从 1989 年到 2016 年,诱捕器中捕获的昆虫总重量下降了 75%。Acoca-Pidolle 补充说:"我们的研究结果表明,授粉昆虫减少的影响不易逆转,因为植物已经开始发生变化。因此,迫切需要采取保护措施来阻止和扭转传粉昆虫的减少。"

这项研究采用的方法被称为"复活生态学"。它包括从上世纪 90 年代和 2000 年代收集的种子中萌发三色堇祖先的植株,这些种子被储存在国家植物保护中心。研究小组比较了田野三色堇(Viola arvensis)的四个种群在此期间发生的变化。

据发表在《新植物学家》(New Phytologist)杂志上的论文称,除了花朵的变化外,他们没有发现种群间的其他变化,如叶片大小或植株的总大小。

如果花朵不再吸引昆虫,那么植物就会浪费能量,使花朵变大、花蜜变多。此前的研究表明,在过去 20 年中,依靠自花授粉的大田三色堇比例增加了 25%。

兰卡斯特大学的菲利普-唐克斯利博士并没有参与这项研究,他说:"这些花朵为了应对授粉者数量的减少而改变自己的策略,这一事实令人震惊。这项研究表明,一种植物为了应对一种仅出现了 50 年的现象,而改变了数千年的进化策略。"

"虽然大多数研究都是在欧洲和北美进行的,但我们知道授粉昆虫的减少是一个全球现象。这些结果可能只是冰山一角:植物多样性更丰富的地区可能会有更多野生植物因缺少授粉者而改变授粉策略的例子。"

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毛地黄在 200 年前被引入哥斯达黎加后,已经进化到可以由蜂鸟授粉,而不是蜜蜂。照片:Christopher Bellette/Alamy 克里斯托弗-贝莱特/阿美利加

需要适应新生态位的入侵种群也有类似的过程。在欧洲,毛地黄的种群已经进化为由熊蜂授粉。然而,研究人员发现,200 年前,它们被引入哥斯达黎加和哥伦比亚,此后,它们改变了花朵的形状,以便蜂鸟能够为其授粉。

其他研究表明,无法自花授粉的植物会反其道而行之,在授粉者稀少时产生更多花粉。由于无法采用其他方法,它们不得不与其他植物竞争,以吸引数量不断减少的授粉者。

邱园皇家植物园的菲尔-史蒂文森(Phil Stevenson)教授也没有参与这项研究,他说,当传粉昆虫数量减少时,引导或奖励传粉昆虫的特性很可能会发生变化,尤其是在可以选择自花授粉的物种中。

他说:"繁殖尤其如此,这可以说是生物体最重要的生命功能,也可能是适应性最强的性状。"

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