随着气候变迁加剧,植物不按节律生长的情况变得越来越频繁,这些改变可能影响植物与授粉昆虫间的合作,但苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)发现,熊蜂的独特行为或许有助于克服这些挑战。
在《科学》(Science)期刊的新论文中,ETH研究小组发现,当花粉短缺时,熊蜂工蜂会用啃咬未开花植物的叶子,从而加速植物开花的进程。
Foteini Pashalidou是带领团队进入主要实验的研究作者。他发现温室中负责花粉传递的熊蜂会啃咬叶子,在进一步调查中,研究人员发现也有其他团队观察到这种情况,但并没有人对此行为及可能产生的影响做出任何解释。
为此,ETH研究人员设计了几个实验,并使用市面上销售、通常是用来为农作物授粉的熊蜂蜂群及多种植物进行了户外研究。
根据这几项实验室研究结果,研究人员基本上能证明熊蜂啃咬叶片的意愿与它们能获得的花粉量密切相关:当几乎或完全没有花粉时,熊蜂的啃咬行为明显更频繁。
团队也观察到啃咬的后果。在两种不同的植物物种身上,叶片的损伤都提早了开花时间,其中番茄植物比未损伤的同伴要早30天开花,芥菜类植物在受伤后则提早了14天。
过去科学家已知许多压力都能诱导植物开花,但是熊蜂“啃咬叶子”能加速花朵盛开的作用是从未想见的。这项发现也引导出一个问题:究竟是伤害促使开花提前,还是熊蜂在过程中也扮演着关键角色?
为此,团队运用人工复制了熊蜂造成的伤害模式,想了解伤害是否可以同样提前开花时间,结果显示,虽然人工仿制的伤害确实也能提前两种植物的开花时机,但其效果却不如熊蜂引发的强。
对于这样的结果,主要研究作者Consuelo De Moraes认为,熊蜂咬伤叶片的过程可能涉及某些人们未知的化学反应,当然,也可能是人工复制损害不够准确,错失了某些细节导致成果不如以往。
值得一提在更进一步的研究中,研究小组观察到花粉供应不足时,不仅是未开花的植物遭殃,就连那些原本就不会开花的植物叶子也会遭到饥饿的熊蜂啃咬,随着研究人员提供更多的花朵,破坏行为会不断减少。
这种啃咬现象也不只在研究人员购买的熊蜂蜂群身上出现。实验期间至少有另外2种野生熊蜂物种也因实验区内花粉缺乏而啃咬了植物的叶子。相较之下,其他授粉昆虫(例如蜜蜂)几乎完全没有出现类似行为;它们经常拜访花群,但却几乎完全无视附近的非开花植物。
这种机制是否足以克服气候变化带来的挑战还有待观察。在过去悠久的历史中,昆虫和开花植物共同进化让授粉达到微妙的平衡,但全球变暖和人为环境的变化仍可能破坏这些相互作用的时间,导致昆虫和植物的发展变得越来越不同步。
团队目前正尝试寻找加速开花的精确线索,并表征植物对熊蜂伤害的反应所涉及的分子机制。
(首图来源:Flickr/IndyCC BY 2.0)