蝴蝶漫谈之口器与传粉

作者: 秦自民

来源: 百科知识

发布日期: 2019-05-06

本文详细介绍了蝴蝶的口器类型及其与传粉的关系,探讨了蝴蝶与植物之间的协同进化,以及蝴蝶在生态系统中的重要作用。

蝴蝶和飞蛾一样,幼虫都是咀嚼式口器。咀嚼式口器是最原始的口器类型,其他口器都由这一基本形式演变而来。咀嚼式口器具有发达而坚硬的上颚和牙齿,适合嚼碎固体食物。毛毛虫是著名的饕餮之徒,它们活着似乎就为一件事——吃植物。稻弄蝶幼虫稻苞虫,常吐丝将稻叶做成圆筒状纵卷虫苞,然后偷偷将其蚕食,严重影响水稻的生长抽穗。棉铃虫的幼虫是棉花蕾铃期的重要害虫,主要蛀食花蕾和棉铃,也取食嫩叶。

菜粉蝶幼虫俗称菜青虫(易与小菜蛾的幼虫混淆),嗜食十字花科植物,常将白菜、甘蓝等菜叶咬得千疮百孔。栀子灰蝶和豆荚灰蝶的幼虫分别蛀食栀子幼果或者嫩豆荚。不过,蚜灰蝶的幼虫却不是吃素的,它们是蝴蝶幼虫中罕见的益虫,专以蚜虫为食,能有效地抑制蚜虫对植物的危害。

蝴蝶的幼虫靠咀嚼式口器饱餐植物的茎叶或幼果,而蝴蝶的成虫却偏爱吸食花距底部香甜的花蜜。对于吮吸花蜜来说,咀嚼式口器就没有用武之地了,于是,蝴蝶的成虫就别出心裁地进化出了虹吸式口器。这种口器的显著特点是具有一条能弯曲和伸展的像吸管一样的喙。不取食时,喙像发条一样螺旋盘卷,取食时,则借助肌肉与血液的压力伸直。这种伸缩自如的口器,既方便蝴蝶吮吸深藏在花距底部的花蜜,也不会妨碍其飞行。

大自然经过漫长的进化产生出如此神妙的杰作,不仅有利于蝴蝶等鳞翅目昆虫果腹充饥,而且使其肩负了为植物传粉的崇高使命。1862年,达尔文出版了《兰科植物的受精》,描述了兰花在吸引昆虫为其授粉方面尽善尽美的精巧结构。每一种兰花都有精准的花粉投递系统,他认为这是自然界谱写出的匪夷所思的进化篇章,是自然选择学说的有力证据。

这一年,在首次看到来自马达加斯加的白色大彗星兰时,达尔文睿智的目光就被其与众不同的细长花矩所吸引。花距在被子植物里并不罕见,它通常是由花萼或花瓣的基部向外延伸形成的一个管状突起,花朵的蜜汁就贮存在花距里。不可思议的是,大彗星兰把花蜜藏在大约30厘米深的狭长的花矩底部,什么样的昆虫才能取食到这些花蜜呢?

达尔文天才般地预测:在当地必定生活着一种口器细长的昆虫,其口器长度刚好能够伸到花距的底部获取花蜜,作为回报,这种昆虫也能够帮助大彗星兰传授花粉。41年后,人们终于在马达加斯加发现了这样的昆虫——一种长着30厘米左右的长喙、既像蜂鸟又像蝴蝶的大型飞蛾——长喙天蛾。

蝴蝶在不同的花朵上吸食花蜜时,可以顺便把花粉从一朵花上带到另一朵同类花上,实现传粉授精。

植物为蝴蝶提供美食,蝴蝶给植物传播花粉,二者互惠互利。多数有花植物是依靠昆虫传粉的,植物花朵的外貌、色彩以及花距的形状和长度等,可以选择昆虫——只有合适的昆虫才能吃到花蜜并为其传粉。如蝴蝶喜欢挺立的花朵,而蛾类趋向平置或下坠的花型。蝴蝶传粉的花多白天开放,夜间绽放的花则受到蛾类的青睐。蝴蝶好色,它们到处寻觅红、蓝、黄、橘等颜色鲜艳的花朵,而飞蛾一般只给开白花或淡色花的植物传粉。

以蛾蝶类为媒的虫媒花,都散发出香甜的气味,而且蜜腺通常长在细长的花距基部,只有蛾蝶类的虹吸式口器才能伸进去舔食。另一方面,昆虫的食性也可以选择植物。例如蓝凤蝶嗜吸百合科植物的花蜜;菜粉蝶酷爱十字花科植物;而豹蛱蝶则对菊科植物的花蜜情有独钟。通过相互选择、相互适应,植物和昆虫之间就建立了特定的传粉机制:不同的植物需要不同的昆虫来传粉,而不同的昆虫也以不同的植物为觅食对象。

蝴蝶离不开花儿,花儿也离不开蝴蝶,蝴蝶与开花植物的相互适应是协同进化的典范。那么,地球上是先有蝶还是先有花呢?以前科学界认为:虹吸式口器的出现是适应吮吸花蜜而发生的进化。然而,荷兰进化生物学家蒂莫·范尔代克等人的研究显示,虽然在当今的地球生态系统中蝴蝶扮演着关键的授粉角色,但早在开花植物出现之前蝴蝶就已存在。

只不过在进化的早期——大约2亿年前蝴蝶刚出现时,它们可能靠吮吸水滴和破损叶片的渗出物来补充水分。至今,仍然有少数蝴蝶保留了这种原始特性,例如,枯叶蛱蝶和琉璃蛱蝶主要以腐烂的水果或树液为食。另一些蝴蝶则将这种原始特性发扬光大,例如,炎热的夏天,燕凤蝶常在溪滩上一边吸水,一边从尾部有节奏地射水,利用水分带走热量,降低体温。

随着进化历程的推进,裸子植物出现了,蝴蝶很快就尝到了裸子植物营养丰富的传粉滴的甜头。不过,原始蝴蝶对裸子植物仅仅是单方面利用,直到大约1.5亿年前开花植物诞生后,蝴蝶在吸食花蜜时也起到了传粉作用,双方形成了互利关系,于是蝴蝶和开花植物就开始协同进化。

秋天,菊花独放,是蝴蝶唯一的依傍,重阳节后菊花色香大减、即将凋零,迷恋菊花的蝴蝶,也不禁愁眉紧锁。

花和蝴蝶相互依存,断掉任何一环,都可能引发一系列难以预料的问题。正如美国气象学家爱德华·罗伦兹所言:亚马孙丛林里一只蝴蝶偶尔扇动几下翅膀,两周后可能会引发得克萨斯州的一场龙卷风。在生物界中确实存在着类似的“蝴蝶效应”:一个看似微不足道的行为,如因为喜欢花朵的芬芳而随手采摘,或者因为欣赏蝴蝶的美丽而随意捕捉,都可能对我们赖以生存的生态环境产生不可预测的影响。

正如社会生物学的奠基人爱德华·威尔逊所言:“地球表面的土壤、水、大气层,经由生物圈的活动,进化了几亿年才达到现在这种状态。而这个由生物构成、极端复杂的生物圈,其中的活动都是以极精确但又脆弱的地球能量流动及有机物质循环,紧密地环环相扣。”“我们不论朝哪个方向去改变生物圈,都会让环境背离这首巧妙的生命舞曲。”

虽然这是唐朝诗人戎昱写槿花的精彩诗句,但从中我们也可以看到蝴蝶对于鲜花的热爱。

“时逢舞蝶寻香至”,春暖花开之时,蝴蝶与花共舞。蝴蝶是花卉的爱情使者,花卉是蝴蝶的食品供应商,二者合作共赢。然而,蝴蝶既有天使般可爱的模样,也有魔鬼般恶毒的心肠。它们在与花卉合作时也经常夹带一点私货:悄悄把虫卵产在这些植物的枝叶上,以便其幼虫孵化出来时不愁吃喝。例如,菜粉蝶就是这样对待十字花科植物的。

用咀嚼式口器啃食植物的蝴蝶幼虫可能是害虫,但是,蝴蝶的成虫却是益虫,它们帮植物传粉授精,在维持生态平衡方面功不可没。

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