自然科普:这里是蚂蚁农场,我耕田的处所

时间:2023-01-31 19:11:25 来源:CANDICE信息站

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作者:葛应强

文章来源于迷信大年夜院"大年夜众号(ID:kexuedayuan)

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温馨提示:本文触及虫豸什物图,场耕处过细不雅察说不定会发明其心爱的科普处所,不过真实惧怕的蚁农读者要慎点哦~

时价初春三月,惊蛰已过,场耕处健身操带感舞蹈春雷的科普响动声惊醒了冬眠的植物,春耕时节已然到来。蚁农人类从事农业垦植已有约1.2万年的场耕处汗青,比起搜集和佃猎,科普栽种农作物才是蚁农更为静谧的猎取食物来源方法。

但是场耕处早在五六切切年前,虫豸就已闇练掌控了垦植的科普技艺。在蚂蚁、蚁农白蚁及甲虫等几类会“种地”的场耕处男生酷炫健身操虫豸中,切叶蚁可谓是佼佼者。它们经由进程栽种可食用真菌,完成了食物质源的自给自足。明天大年夜院er就来跟大年夜家说说切叶蚁的“蚂蚁农场”。

丰产的切叶蚁农场(图片来源:alexanderwild.com)

我们工蚁有力气

正如其名,切叶蚁最为人熟知的举措就是会运用蓬勃的上颚来切割叶片。它们并不会直接食用切下的叶片,而是会将其带回蚁巢算作栽种真菌的养料,以此来运营自身的“蚂蚁农场”。

取得适宜的植物叶片并种出真菌可不是件复杂的事项,切叶蚁们需要不合工种的工蚁彼此协作,才干完成这项浩荡年夜的工程。

忙活的切叶蚁工蚁(图片来源:sciencenews.org)

同一种切叶蚁,角色不合,夏姐健身操520体型不合(图片来源:wikimedia.org)

起首派出的是速度矫捷、充任侦查兵的工蚁,它们的义务是前去遍地,往搜索能用于培育真菌的植物。发明适宜的搜集点后,侦查兵便会呼叫呼唤工蚁大年夜部队前来增援。

第一波增援的角色是能把嘴巴当剪刀使的大年夜型工蚁。大年夜型工蚁用极端弱小年夜的上颚把整片树叶切割成多个小块便于运输的小块。

工欲善其事,必先利其器(图片来源:fineartamerica.com)

还别说,大年夜型工蚁咬得挺圆(图片来源:earthlife.net)

植物找到了,叶子也切上去了,下一步该琢磨的是运输标题。切割整片树叶的跳健身操腿疼没劲大年夜型工蚁固然牙口好,但脚力能够一样深刻,所以运输叶片碎块的任务并不是由它们来完成,而是交给较小的工蚁。在记载片中,我们经常能看到浩浩荡荡的切叶蚁部队在前行,它们头上都顶着切割好的叶片碎块,这些家伙就是充任运输兵的中小型工蚁。

运输兵:“路远知蚁力!”(图片来源:wikimedia.org)

运输兵回到蚁巢后,会把叶片碎块转交给别的一种角色的小型工蚁。小型工蚁所承当的,是工序中最为复杂且重要的后续加工环节:它们需要进一步处置叶片碎块,将其赓续咀嚼,并异化唾液将其变成浆糊状的开心活力健身操视频营养物质,也就是修建培育基。

在修建培育基的进程中,小型工蚁还会很担负任地“加料”——在浆糊上抹上自身的粪便。这是由于粪便傍边含氮量较高,加料后的培育基能够能种出更多真菌。培育基做好今后,小型工蚁便会把菌种移栽过去,再悉心照顾,直到长出可供应用的成熟真菌。(就是不知道多么种出来的真菌会不会有味儿......)

“你们前面都是体力活,我这才是技艺活!”(图片来源:cdn.thinglink.me)

依靠不合工种间的合营,切叶蚁家族才得以世代都靠栽种真菌来赡养自身。在这个进程中,切叶蚁蚁巢那复杂又严密的外部结构也起到了不小的感染。蚁巢外部有很多房间,似乎彷佛一个地下宫殿,并且各个房间之间相互连通,可谓是阡陌纵横。有了数量浩瀚的房间和启齿,蚁巢外部便可运用热对流事理来停止气体交流,赓续架空二氧化碳、归入奇异氧气,包管真菌栽种室能取得充沛的氧气供应。并且,聪明的切叶蚁还会在雨天和冬天等非凡状况下封锁蚁巢出口,防治雨水倒灌或冷空气侵袭。

复杂的切叶蚁蚁巢(图片来源:bluebird-electric.net)

养菌还能润泽津润四方

切叶蚁的农业劳作益处颇多,除了能给家族成员供应食物、包管种群自身的繁华兴盛以外,还能资助改良蚁巢周围的状况。

经由进程比拟切叶蚁蚁巢近处和远处的状况,研讨人员发明,蚁巢临近的泥土加倍肥饶,并且临近植物群落有着更优的停顿参数(也等于植株半径、株高及根茎生物量更高)。切叶蚁之所以可以也许改良周围的泥土及植物,是由于其栽种蘑菇所发生的大年夜量废渣废料重新进入了食物链,促进了营养物质轮回。

那末,切叶蚁是若何处置废渣废料的呢?一样深刻说来,有两种方法:一种是经由进程工蚁将废料碎块运输处巢穴以外(该法被称为external dumping),这类处置方法有益于草本和小树等根系较浅植物的停顿;另一种办规律是将废料聚积在蚁巢外部深处的储躲室(该法被称为internal dumping),对根系比拟深的大年夜树有所裨益。

巢穴洞口处忙着搬运的切叶蚁工蚁(图片来源:alexanderwild.com)

蘑菇废渣也是宝(图片来源:dirtyclassroom.com)

共生真菌:吃我可不克不及白吃

在“蚂蚁农场”中,切叶蚁和真菌之间并不是复杂的食用关系,而是一种互惠互利的共生关系。生态学中,与蚂蚁有关的最经典共生关系当属“蚂蚁牧蚜”:蚂蚁在放牧蚜虫的进程中,取得了蚜虫的蜜露作为食物;而蚜虫取得的则是能驱逐天敌的蚂蚁保镖。

真菌和切叶蚁的共生关系也是如此——切叶蚁取得了共生真菌所供应的静谧食物来源,同时也充任着保镖的角色。

不过,切叶蚁要驱逐的天敌,是一些会与共生真菌停止竞争的杂菌——前文提到的会修建培育基的小型工蚁,在照看共生真菌时还有个额外义务,那就是将其他野生杂菌的孢子挑拣出来搬走。并且,切叶蚁自身还会渗出一些抗体物质来抑制有害菌类的停顿(这不就是两脚兽们耕田时的除杂草任务嘛!)。

又当农民又当保镖,可累逝世我了!(图片来源:kqed.org)

在阅历和切叶蚁漫长的协同退化今后,真菌的生活史也发生了变卦。真菌一样深刻是经由进程籽实体(即蘑菇)和孢子来生殖及分散的,但切叶蚁培育的共生真菌除外。这些共生真菌不再需要发生籽实体和孢子,由于切叶蚁就已成为了它们生殖及分散的独一序文。

切叶蚁和共生真菌彼此间相互“磨合”,相互依存,甚至年青蚁后在分巢时也要带着原本家族中的菌种,经由进程培育新的蚂蚁农场,来建树自身的新家族。

所以,在切切年的“蚂蚁农场”汗青中,究竟是切叶蚁驯化了共生真菌,照样共生真菌驯化了切叶蚁呢?

参考文献:

[1] Farji-Brener, AG, Werenkraut. A meta-analysis of leaf-cutting ant nest effects on soil fertility and plant performance[J]. Ecological entomology, 2015,40(2):150-158.

[2] Bollazzi M, Roces F. To build or not to build: circulating dry air organizes collective building for climate control in the leaf-cutting ant Acromyrmex ambiguus[J]. Animal Behaviour, 2007, 74(Pt5):1349-1355.

[3] Poulsen M, Hughes WOH, Boomsma JJ. Differential resistance and the importance of antibiotic production in Acromyrmex echinatior leaf-cutting ant castes towards the entomopathogenic fungus Aspergillus nomius[J]. Insectes Sociaux, 2006, 53(3):349-355.

[4] Mueller UG, Gerardo N. Fungus-farming insects: Multiple origins and diverse evolutionary histories[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2002, 99(24):p.15247-15249.

[5] www.smithsonianmag.com/science-nature/how-ants-became-worlds-best-fungus-farmers-180962871/

[6]

www.sciencenews.org/article/insects-ants-extreme-farming-methods-offer-good-bad-lessons





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