粘性是一些植物用來抵禦飢餓的昆蟲的武器 一層沙能有效地盔甲。 埃里克·洛普雷斯蒂, CC BY-SA

想像一下植物的質地。 許多人會想到-許多熱帶室內植物的光滑橡膠質感,難以置信的小羊耳朵,仙人掌的尖刺或樹皮的粗糙。 但是,用粘紙粘住手指來衡量,粘性可能不在您的列表中。

然而,很多 植物已經進化出粘葉,莖和種子,包括一些您可能知道的-矮牽牛和煙草。

在進化生物學中,已經進化了許多次的特徵很有趣,因為它表明,反復進行該特徵可以帶來一些好處。 儘管人們已經註意到並討論了這一奇怪特徵很多年了, 像我這樣的生物學家 終於開始了解粘性是什麼–為什麼那麼多植物都具有粘性。

沙和粘性

粘性植物很普遍。 它們存在於溫帶和熱帶地區,潮濕和乾燥的地方以及森林,田野和沙丘中。 在上述每種環境中,粘性的作用都有些不同。


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無論是在乾燥的沙漠中還是在美麗的海岸線上,我自然會被沙丘所吸引,粘性對於這些地方的植物具有一些有趣的功能。 流沙為植物帶來了挑戰性的環境–噴沙風,潛在的埋葬和缺乏保水能力只是其中的一部分。

有趣的是, 沙丘中的植物物種已經進化出粘性表面,表明該棲息地具有實用性。 風吹的沙子覆蓋了這些粘性表面,這種現像被稱為“沙包煙”(psammophory),在希臘語中意為“載沙”。 雖然沙質塗層可能會限制光到達植物表面,但它也可能保護植物免受磨損並反射光,從而降低葉片溫度。 它還可以保護植物免受飢餓的掠食者侵害。

幾年前,我和我的同事 研究了黃沙馬鞭草(紫花苜蓿)加州沿海的植物。 當我們輕輕地從葉和莖上去除沙子時,飢餓的蝸牛,毛毛蟲和其他草食動物會將這些葉和莖吃掉,其速度是完好的沙和葉的兩倍。

粘性是一些植物用來抵禦飢餓的昆蟲的武器 葉子被彩色沙子覆蓋以測試是否偽裝是一個因素。 埃里克·洛普雷斯蒂, CC BY-SA

我們想知道沙子是否可能通過偽裝來保護植物。 在第二個實驗中,我們仔細清洗了一些馬鞭草葉子,並用與背景不匹配的有色沙子重新覆蓋。 原來,沙子的顏色無關緊要– 捕食者以相同的速度吃掉被沙子覆蓋的葉子,無論它們是否與背景融為一體-放沙都可以將植物作為物理屏障而不是偽裝來保護。

佩戴口器

這個結果具有直覺上的意義-畢竟,即使營養豐富,谁愿意吃被沙子覆蓋的東西? 然而,多年來我觀察到,許多草食性昆蟲確實確實吃了沙質葉子。 我想知道沙子可能會對它們產生什麼影響,因此我們進行了一系列簡單的實驗。

粘性是一些植物用來抵禦飢餓的昆蟲的武器 毛毛蟲吃下乾淨的葉子的下顎(左),而一隻吃著沙子結成葉子的下顎的下顎(右)。 埃里克·洛普雷斯蒂, CC BY-SA

當我們讓毛毛蟲在吃無沙和被沙覆蓋的植物之間做出選擇時, 他們絕大多數選擇吃無沙的植物。 當我們讓毛毛蟲別無選擇時–一組只得到沙質葉子,另一組得到干淨的葉子–我們觀察到食沙者的下頜骨或口器明顯磨損。

粘性是一些植物用來抵禦飢餓的昆蟲的武器 毛毛蟲的腸內容物被砂覆蓋的葉子餵食。 注意存在許多沙粒。 埃里克·洛普雷斯蒂, CC BY-SA

吃沙的毛毛蟲也 增長約慢10% 相比那些用不潔的樹葉餵養的人,我們懷疑部分原因是它們正在攝取一些沙子。

粘種子

在沙質地區,經常發現潮濕時變粘的種子。 此類種子被塗在粘液中,粘液是簡單的碳水化合物,在水的存在下會變成粘性爛攤子。 即使它們變乾了,它們也幾乎無限地再次變粘。 您可能對奇亞籽中的這種現像很熟悉-黏液是奇亞布丁獨特的質地。

當被粘液覆蓋的種子掉入沙子中,被降雨或露水弄濕然後乾燥時,它就會被厚厚的沙子覆蓋。 這個額外的重量 使木匠螞蟻很難將種子帶回巢中食用.

我們通過建立飼養站來證明這一點,在該站可以測量被沙覆蓋的種子和裸露種子的去除率。 在我們測試的53種植物中,幾乎 沙質種子的去除速度比裸露種子要慢得多.

儘管沙質地區的植物粘性為阻止食草動物提供了障礙,但在其他棲息地中,其運作方式卻有所不同。 例如,某些食肉植物利用粘性捕獲獵物。

在數百萬年的時間裡,植物的每一部分都因必鬚麵對周圍世界的挑戰而成型,同時又植根於一個地方。 黏性是植物偶然發現的數千種策略之一,可以使其在自然界中飽受飢餓動物的攻擊。

關於作者

Eric LoPresti,植物生物學,生態學和進化學助理教授, 俄克拉何馬州立大學

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