昆虫照顾后代的行为_互动科普

使用社交账号登录

购买价格:
付款方式:

互动科普

主页 > 科普纵览 > 生物 • 医学

昆虫照顾后代的行为

admin  发表于 2017年09月24日

瑞典博物学家Adolph Modecr早在1764年就首次描述了昆虫亲本照顾行为的情况。他指出雌性欧洲盾椿(Elasmucha grisea)一动不动地扑盖在她的虫卵上,偏斜它的身体,对着来犯的食虫昆虫,而不飞走。但是到了1971年.许多科学家还在对某些昆虫积极照管它们的幼虫这一观点提出强烈的质疑。甚至那些接受这种观点的科学家也认为亲本照顾行为只是那些高级昆虫才具有的奇特本领。

这种行为的确类似于象鸟类和哺乳动物这些“高级”动物的亲本照顾行为但是照顾后代几乎不能算作最近出现的奇特现象。这种行为在脊椎动物(包括软体动物,蠕虫.轮虫.甚至海蜇)中是常见的。在节肢动物中间,亲本照顾行为在百脚虫.蜘蛛、蝎子、海蜘蛛,以及昆虫的近亲一一甲壳纲动物身上也是常见的。事实上,“亲本”昆虫(它们分散,似乎杂乱无章地遍布于13个目)的这种相对罕见行为似乎反映了自早期宗族就开始广泛出现丧失亲本照顾行为的事实。当然,亲本照顾行为的生态惩罚对昆虫可能是如此严峻,以致于某些昆虫学家对亲本照顾行为为什么会持留在至今感到纳闷。大多数昆虫所遵循的,相比之下简单易行得多的办法就是生产大量的虫卵。Edward O. Wilson在《社会生物学》里把亲本照顾行为描绘为对异常有利的,或者异常恶劣环境的一种反应。他认为,在以下几种情况,出现亲本照顾行为应该是非常普遍的:食物资源充足(在这种情况下竞争非常剧烈);获取或者加工处理食物困难;物质条件特别恶劣或者不是行为非常残酷。

昆虫照顾后代的行为 1.png

一个富裕、艰难的世界

昆虫逐渐形成一种照顾后代的特定形式,到处掩埋甲虫和金龟子是对为获取像脏东西和粪便之类极富营养而短暂资源而进行竞争的反应。雌性昆虫单独或者父母双方尽可能的迅速的在地下室获取该食物来源,以保护它不被竞争者侵占和干透。父母还可以为又冲加工处理事务。通常,照顾昆虫亲本只护卫虫卵,但是有些昆虫种类。双亲的一方或者双方也将护卫幼虫。在这种情况下,亲本和后代必须广泛地沟通信息,协调它们的行动。母亲照顾它们幼虫的可能性极大。然而,在很少的情况下,父本昆虫也接管照看幼虫的责任,允许昆虫使用生境否则就会变得极不适宜居住,无论如何,虫卵必须处于湿润和通风的状态。

在称为Lethocerus的大水蝽的原生群里.雌性大水蝽把卵产在高于水面的枝条上雄性大水蝽不停地钻进水里,然后爬出来把水滴在虫卵上,使它们保持湿润.它也把食虫昆虫赶走但是相反地,Belostoma大水蝽虫(常见于游泳池里),背着虫卵.这些虫卵是雌性大水蝽粘在雄性大水蝽背上的雄性大水蝽不得不一直漂浮在水面上,把虫卵暴露于空气之中它前后拨动它的后腿或者粘贴在细枝上几个小时不停地做俯卧撑.使最高一层水面的水不断地浸在虫卵身上同样地,Bledius隐翅虫、Bernbidion步行虫和Hetcroccrus沼泽甲虫都在涨潮时,塞住它们的窄颈幼虫腔.而在退潮时打开塞子.这样可以防止它们的虫卵在受潮汐影响的泥滩里被淹死。

照顾行为的代价

毫无疑问,Wilson已经确定了促进昆虫亲本照顾行为的条件。当然,人们不禁要问为什么某些昆虫要照顾它们的幼虫来迎接这些挑战,而另一些昆虫——甚至近亲——在相同的条件下,使用其它办法繁殖解答这个问题的办法就是简单的成本效益分析。

雌雄两性昆虫都可能因为与食虫昆虫对抗(而不是逃离),而蒙受严重的损失这种危险难于量化,并且数据不足。但是当我测定Gargaphia网蝽躲过跳蛛的捕食存活的机会时.发现担任看管若虫的母本昆虫存活的可能性只有无看管幼虫责任的雌性昆虫的三分之一照顾幼虫的代价昂贵还因为一一很少有例外一一照顾幼虫把幼虫的双亲限制在巢穴的位置生产虫卵的代价特别大.并且站着守卫它们第一窝幼虫的母本昆虫不能寻找刚出生的一窝虫卵的食物这种繁殖力的平衡可能是实在的:根据实验可知,受条件限制不能照顾虫卵的Gargaphia雌性昆虫生下的虫卵比照看其幼虫的雌性昆虫生的数目的2倍还多。

这样高的代价间或.甚至在同种昆虫里促使选择性行为的出现。某些Gargaphia网蝽和Polyglypta角蝉,在可能时把虫卵产在其它同种雌性昆虫的虫卵群里,这样来躲避因守卫它们的幼虫带来的危险和损失。如果它们成功,这些’虫卵倾卸者”几乎马上可以毫无牵挂地产下笫二窝虫卵.而接受了其它虫卵的母本昆虫直到它们的第一批虫卵孵化(Polyglypta属这种情况),或者等到它们的若虫长大成虫(Gargaphia属此情况)后才能恢复产卵如果Gargaphia雌性昆虫无机会倾卸它的虫卵,只有当她变老,无什么可损失时,或者当它的若虫处于发育的最后阶段和有良好的条件最大成熟时,它才竭力地保卫它的幼虫,减少这种危险。

昆虫照顾后代的行为 2.png

密执安大学的Catherine M. Bristow已经发现Pubilia角蝉以多种方式来限制母本昆虫的损失。Pubilia角蝉妈妈同她的幼虫呆在一起,直到蚂蚁发现了这群幼虫,开始吃由若虫产出的、称为蜜露的含糖分泌物.、。此时角蝉才放弃她的幼虫,把她的幼虫交给非常能干的蚂蚁照管,由蚂蚁去保卫幼虫,免遭食虫昆虫的侵害。

象亲本照顾行为对雌性昆虫的代价是巨大的那样,通常这种代价对雄性昆虫来说也是极其昂贵的。从生理学上来讲精液是廉价的,因此.尽管看幼虫意味着寻找食物的时间减少.但是食物的减少不应该妨碍雄性昆虫生产精液的能力。相反地,这种平衡表现在乱交配带来的损失方面:当雄性昆虫担任守卫一窝后找的责任时,它就不再可能毫无牵挂地乱窜去寻找另外的雌性昆虫.做更多幼虫的父亲

这种损失的加剧表现在大多数雄性昆虫不能确保它们的父亲身分雌性昆虫通常能够储藏精液.甚至在它们的体内还能够挑选一个又一个雄性昆虫的精液。关于谁是虫卵的父亲的这种不确定性,对于大多数雄性昆虫来说,父本照顾行为是一种含糊不清的投资。

毫不足奇的是,专一的父本照顾行为在昆虫里是极为罕见的,这种现象仅仅出现在异翅亚目昆虫的三个科里,在几种食虫椿象里.甚至在种类更少的Leaf-footed(叶足)半翅目昆虫和所有的大水椿里雄性昆虫都设法避免照顾行为带来的损失。例如,Rhinocoris食虫椿象表现出它们对虫卵群的关心照顾。附近的雌性食虫椿象似乎认为已经正在照顾虫卵的雄性食虫椿象具有照顾虫卵的责任心,因此挑选它来进行交配。因为雌性食虫椿象拒绝同那些不照看虫卵的雄性食虫椿象交配(产卵很少的交配早期除外),雄性食虫椿象将争着保护卵群这种行为会得到好报,因为雌性食虫椿象在它们交配之后立即、甚至在交配期间就产卵,因此,该雄性昆虫接受来照看的幼虫就更肯定地是它的后代。

昆虫照顾后代的行为 4.png

并且在水椿和父系食虫椿象这两种昆虫里觅雄性的雌性的密度很高。当时在剑桥大学的Lisa Thomas已经发现肯尼亚的父系食虫椿象仅以Stylosanthes植物为生:它吮吸花蜜捕食昆虫。因为这些昆虫专心于特定的寄主,雌性昆容易找到雄性昆虫负责守卫,雄性昆虫不会减少乱交配的机会亚利桑纳大学的Robert L. Smith提出了关于限制在池塘里生活的大水蝽相对稠密的类似看法,因为雌性大水蝽会来找雄性大水蝽,因此雄性大水蝽不必到处乱游。

最后一招

尽管列举出了所有这些例子但是绝大多数昆虫依靠各种各样的虫卵赖以生存的机制来避免亲本照顾行为带来的损失。锐利的生殖器(用于产卵的剑状附器)或者坚硬的,剌不穿的虫卵外层使许多昆虫把它们的虫卵藏于植物的组织之中,或者把虫卵密封在天然的裂缝之中一一即在避开了受伤的地方。这一切革新办法的核心是形成了反复繁殖——不是一次就把它们的虫卵下完——这称为终生一次繁殖一一然后保护好虫卵,而是大多数昆虫已经获得以一小窝一小窝的方式产卵的能力。因此随时随地都产卵单是这种重大适应性的变化就是减少损失的一种极为有效的方法:如果食虫昆虫发现了一窝虫卵它只能伤害该窝虫卵母亲所产虫卵总数的很小部分例如。如果Gargaphia网蝽不能看护它们一大窝一大窝的虫卵——通常是大大超过i00个——百分之五十六的这些虫卵在孵化之前就被毁坏。相比之下,Corythucha Ciliata西克奠网蝽产33小窝虫卵而不是产一大窝虫卯,并且把虫卵遍布于它的寄主处的许多不同的叶子上。采取这种手段,这些昆虫仅有百分之十六的虫卵遭到食虫昆虫的伤害。

昆虫照顾后代的行为 3.png

因此,那么为何所有的昆虫不放弃照顾行为呢?让我们再考虑成本分析除非照顾行为意味着生殖力的丧失,否则昆虫亲本不会为照顾行为付出巨大的代价。因此如果深冬或者由于其它不明原因,(食物等)资源受到限制妨碍了未来的产卵这些损失都不看作是影响综合衡量的因素因此,照顾行为就成为一种有效的选择。

例如,日本掘洞甲虫(Parastrachia japonensis)仅在掉落的Schoepfia树的果实上养育幼虫,并且把繁殖限制在果实丰富的短暂期间。雌性掘洞甲虫有足够的食物仅产下一大窝虫卵。她数周地守卫幼虫,并且为它们提供食物,并不牺牲掉随后的繁殖机会。

昆虫照顾后代的行为 5.png

由于季节的变化,资源的短暂性及稀少,或者受其它某种生态的限制。几乎所有的亲本昆虫因此都限制于仅生育一窝虫卵。如果根据终生繁殖和终生一次繁殖的观点来看待昆虫的亲本照顾行为。长期来令科学家迷惑不解的模式的缺乏会因而变得更容易解释对于大多数昆虫来说,不受时间和空间限制地进行繁殖的机会使照顾幼虫的行为要付出异常昂贵的代价,而且是不必要的。但对于那些养育后代可能性较少的昆虫来说,随时随处繁殖幼虫却可能是昆虫确保它们的后代继续生存下去的唯一方式。



全部评论

你的评论