我一直对自然界中形形色色的物种间相互作用感到着迷。
2014年的国庆假期,我跟随北京大学绿色生命协会来到北京云蒙山郊游。10月的北京山区已经很冷,我没能拍到太多昆虫的照片,正有些失望。就在这时,身边的灌丛里的一小片橙色吸引了我。
鲜艳的色彩,正是微距摄影的绝佳题材。拍完之后我了解到,这是寄蝇幼虫从毛虫(鳞翅目幼虫)体内爬出,正要化蛹的瞬间。寄蝇是寄生性的蝇类,通常在毛虫体内产卵。卵孵化后,寄蝇幼虫会以寄主的组织为食,直到发育完全时从寄主体内钻出。寄主死亡。
对于有些物种来说,与其他物种的关系是如此重要,以至于物种的名字都以它们的“伙伴”命名。比如:中国南方常见的牛背鹭常常生活在牛或其他大型食草动物的左右,以这些动物惊飞的昆虫为食。大概因为这个原因,无论这个物种的中文名、英文名还是拉丁属名都与牛有关。
在自然界的物种相互作用中,可以找到很多人类社会独有的概念的影子。
比如说,很多种类的蚂蚁与蚜虫之间存在类似人与牲畜的关系。2014年我在云蒙山就拍到了石狩红蚁与蚜虫的相互作用。蚜虫以植物汁液为食,同时可以排出含糖的蜜露,而蜜露是蚂蚁青睐的食物。另一方面,蚂蚁保证了蚜虫免受捕食者(比如瓢虫)的威胁。可以说,这些蚜虫就是蚂蚁的“奶牛”,而这种相互作用对于双方是双赢的局面。
再比如,很多物种间存在“军备竞赛”。
2016年,我到戴维斯加利福尼亚大学进行本科生暑期科研。看到了我的研究对象之一:窄叶乳草与黑脉金斑蝶(又称君主斑蝶)之间的相互作用。乳草进化出了受到啃食时会流出含有毒素强心甾乳汁的防御机制。作为回应,黑脉金斑蝶的幼虫中存在一种“挖沟(trenching)”的行为,会在取食叶片之前先把叶片的主要乳汁管咬断,减少乳汁的流出。就这样,植物和昆虫在进化过程中交替强化自身的应对策略,就像真正的“军备竞赛”。
自然界中的物种相互作用千奇百怪,以上所介绍的几种只是冰山一角。物种相互作用对于物种而言,既可以是正向、有益的,也可以是负向、有害的,或者是中性的。据说这样的说法是从社会学研究中借鉴来的,所以这些说法听上去有些像是社会科学的概念。
下面让我们谈一谈物种多样性的形成。
这是因为新物种积累的速度不同。
新物种积累的速度,我们称之为多样化速率。
上面说到,自然界充满形形色色的物种间相互作用。那么,数百万年间,这些作用如何通过影响物种的形成和灭绝而影响新物种积累的速度?是否存在普遍性的规律呢?直到2019年,还没有针对这一问题的定量研究。
我们发现正向、有益的物种相互作用倾向于加快物种多样性的积累,而负向、有害的物种相互作用倾向于减慢。这一研究被世界上很多国家的用户发推文提及了(看来世界各地都有对物种相互作用感兴趣的人啊)。
见微知著的研究,一直是我最为向往的。这次能从本地尺度的物种相互作用出发,发现“形而上”的普遍规律,对我而言真是一件非常浪漫的事。
可惜的是,目前没看到中文网络上的讨论,所以就写了这一篇,就当是对这篇论文的通俗解读和“汉化”吧。更为详尽的技术细节和讨论,可以搜索原文“Speciesinteractionshavepredictableimpactsondiversification”查看。