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新研究:花卉“自花授粉”繁衍增多!传粉动物数量减少 专家:将深远影响全球生态系统

花粉传播是大家小时候在生物课本里学习过的一种常见自然现象。很多花类植物借助大风或者昆虫(比如蜜蜂、蝴蝶等)的力量,将自己的雄性配子(花粉)传到其他的雌蕊的柱头,使雌性配子受精繁衍后代。

不过,这种“天经地义”的繁衍方式正因环境的变化而慢慢减少,更多的植物从依赖媒介传播花粉,悄悄转向“自花授粉”的繁衍模式。法国科学家团队发现,和30年前的植物相比,如今的同类植物花朵更小,产生的花蜜也更少。科学家担心,这一现象可能对全球的生态系统造成长久深远的影响,意味着野生植物“自我进化的路径在逐渐崩溃”。

法国科学家“复活”30年前植物

对比得出研究结论

领导这项研究的是蒙彼利埃大学教授、法国生物多样性保护局科学家萨姆森·阿科卡-皮多勒,他的团队在最新一期《新植物学家》杂志公布了这篇论文。

萨姆森团队采用的是目前学术界相当流行的“复活生态学”的方法进行研究,他们“复活”了四批野生的三色堇种群的种子,使其重新发芽开花。这批植物种子是萨姆森于20世纪90年代在巴黎地区收集的,距今大约30年左右的时间。

▲研究团队“复活”30年前的三色堇▲研究团队“复活”30年前的三色堇

萨姆森解释说,一些复杂繁殖部分的生物体可以在植物的种子内部存活很多年,然后被唤醒繁殖功能,“就像途中去睡了一场漫长的午觉”。他对这批植物“复活”的成功率感到十分满意,总共有大约4000多朵三色堇花重新绽放,给研究提供了足够多数量的样本。

研究团队在对比了这批30年前的植物和如今生长的同类植物,发现两者在遗传性状方面有着非常明显的差异。“复活”的花朵比现代花朵的表面体积增加约10%,产生的花蜜数量多了20%,并且经常吸引来更多的蜂群光顾。30年前的三色堇花只有50%的时间依靠自花传粉的方式繁衍,而现代花朵则有超过80%的时间需要依赖自花传粉。

▲一只大黄蜂正在吸食三色堇花粉▲一只大黄蜂正在吸食三色堇花粉

本篇论文的合著者、蒙彼利埃大学进化生态学教授皮埃尔·切普图解释说,随着传粉动物数量的减少,现代花朵在自然环境中学会了“转变思路”,更加依赖自花传粉,但这反过来可能加剧了传粉动物的消亡,毕竟像蜂鸟、黄蜂、蝴蝶、蛾这样的动物需要在传递花粉的过程中吸取营养、补充能量。切普图担心,长此以往传粉动物和异花传粉的行为都将进一步减少,形成恶性循环的螺旋。

自花授粉减少遗传基因多样性

限制生物演进路线

那么和异花传粉的方式相比,自花传粉有哪些区别呢?这篇论文指出,自花传粉对于植物本身的生长和繁衍并不全都是坏事,但对于整个生态系统来说,异花传粉的减少无疑将极大影响生物多样性。

从积极的一面讲,自花传粉可以让整个族群保持更高的基因稳定性。旧金山州立大学生物学教授格雷琴·勒布恩解释说,“自交”(即自花传粉)的想法可以被理解为一种保守的遗传策略,能极大减少遗传变异的风险,使得植物在自然界中更容易长久存活。

▲正在授粉的蜜蜂▲正在授粉的蜜蜂

不过,稳定的另一面则是缺少变化,从更长远的时间维度看,一旦自然环境发生重大变化,一成不变的遗传性状也会使得种群面临灭绝风险。勒布恩认为,“拥有遗传变化的储备至关重要”。勒布恩表示,未来一个重要的观测指标是看传粉动物的数量是不是可以再度增加,“将自花传粉作为一段时间内的遗传策略是没有问题的,但是一旦踏过了那个不可逆转的临界点,传粉动物的数量再也无法增加的话,就说明生物多样性大大减少,未来生物遗传演进的方向被严重限制。”

萨姆森还认为,传粉动物的存在本身对农业安全和全球生态系统的稳定发挥着重要作用,因为很多传粉动物本身是农业害虫的天敌。

以黄蜂为例,中国人喜爱的优雅的兰花就是依靠黄蜂传粉。据估计,一个成熟的黄蜂群在旺季每天捕食3000到4000只昆虫,其中很多是农作物害虫,包括蚜虫、毛虫和苍蝇等。单在法国,黄蜂每年夏天就要吃掉14000吨昆虫。

在加勒比海的棉田周围,人们安置了许多黄蜂的蜂巢,用来控制棉铃虫的危害;在菲律宾的甘蔗地,黄蜂被用来帮助抑制以吸食甘蔗汁液为生的飞虱。还有研究表明,有一种黄蜂专门捕食甘蔗螟虫和秋夜蛾。据报道,3/4的农作物品种由昆虫、鸟类和蝙蝠等动物授粉,许多关键传粉动物的数量正在减少,这还会导致水果和蔬菜的产量下降。

因此萨姆森认为,全球需要采取紧急行动,开发和保护花卉栖息地,让传粉动物得以休养生息。“如果环境继续崩溃下去,消失的不仅仅是个别动植物,这些传粉动物和植物将在整个地球的生态系统里留下一长串影响的印迹。”

红星新闻记者 郑直

编辑 郭宇 责编 任志江

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