“魔鬼的花园”谁做主

2014-04-29 00:00:00冉浩
科学大众(中学) 2014年12期

侏儒魔鬼造花园?

根据当地的传说,控制花园的是叫“楚亚查奎”的魔鬼。它们是神秘的侏儒,而且一条腿长着人脚,另一条腿却长着蹄子。别看楚亚查奎长相丑陋,但神通广大,能够变化成任何人。它经常以朋友或是亲人的身份出现,欺骗那些单独在丛林中行走的人,让他们四处兜圈子,直到迷失方向。当地人认为“魔鬼花园”就是楚亚查奎的家,它们修剪自己的花园,将多余的树木清除。由于人们都怕见到它,所以每次都小心翼翼地绕过“魔鬼花园”。

科学家们自然不会相信真存在什么魔鬼,但是,到底是什么原因使这里不再生长其他树木呢?以前也有科学家试图解开这个谜团,认为它的形成是植化相克的结果,也就是植物间为争夺领地,释放某种化学分泌物将竞争对手杀死。确实存在这样的例子,比如著名的入侵物种紫茎泽兰就能产生毒素,杀伤周围的植物,从而扩大自己的领地。但科学家并没有在土壤中找到这样的成分,而且有些生活在“花园”外的同种树木并没有引起周围植物的死亡,因此,这样的解释并不令人信服。

这个魔鬼实在小

这个问题最终吸引了当时还在斯坦福大学生物系读研究生的梅根-伊丽莎白·弗雷德里克森。弗雷德里克森决定深入雨林,一探究竟,后来我为此和她有过接触,她还曾为我的一本书提供过照片。

在这次雨林之行中,弗雷德里克森没有和魔鬼遭遇,但她注意到,在这个花园里,只有一种特殊蚂蚁占据的树周围没有其他植物存活,而被其他种类的蚂蚁占据的树木,或者上面没有任何蚂蚁的树,周围依然郁郁葱葱长满了其他树木。她很快注意到了这种叫“柠檬蚂蚁”的小家伙,它本来不叫这个名字,但不知哪个好事者发现,这种蚂蚁尝起来酸酸的,味如柠檬,因此得了这样一个俗名……

弗雷德里克森认为铲除其他植物的“魔鬼”很可能就是这种蚂蚁,所使用的“园艺工具”很可能是蚁酸。蚂蚁用蚁酸来打造“魔鬼花园”在情理之中,蚁酸可以用来攻击动物,并且蚂蚁有尝试攻击任何它们不喜欢的物体的习惯,自然也会攻击植物。

基于这些发现和推论,弗雷德里克森决定进行实验。为此,她辟出一块实验地,在“花园”里面和外面都栽上亚马孙地区最普通的树种,并将这些树木分成几组。她采取措施,允许蚂蚁在一些树上筑巢,而将另一些树木保护起来,不让蚂蚁爬上爬下。结果发现,蚂蚁向未受保护的树木发动了攻击,而受保护的那些树木没有受到任何伤害,攻击的工具正是蚁酸。蚂蚁大军将蚁酸注入树叶,树叶很快变成褐色,整棵树5天之内就会死掉。蚂蚁将蚁酸当成“除草剂”使用,这还是首次发现。但只有一种植物,蚂蚁从不试图将其杀死,而是小心呵护起来。这种树就被称为“柠檬蚂蚁树”。

共生与生存博弈

柠檬蚂蚁树为蚂蚁提供了生存的场所和食物,同时也换取蚂蚁的保护。一般来讲,有3棵以上的柠檬蚂蚁树连接起来,就能够形成一个“魔鬼花园”,但实际上根据统计,很多“魔鬼花园”里长有300多棵同一树种,上面寄生着数百万只蚂蚁,“魔鬼花园”的历史可达几百年。

这些“花园”的历史从一个新生的蚁后在此定居开始,然后蚂蚁开始清理周围的植物,产生新的蚁后,成为多蚁后的巢穴。接下来,蚂蚁占据更多的柠檬蚂蚁树,扩大领地,柠檬蚂蚁树也在它们的领地内茁壮生长,其密度达到了其他地方的40倍。

但是,这也并不意味着经过无数年后,柠檬蚂蚁树会在蚂蚁的帮助下不断扩大地盘,最终覆盖整个雨林——它们同样受到自然选择的制约。柠檬蚂蚁树在扩大地盘的同时也承受了更大的捕食压力。研究人员发现,即使被蚂蚁保护,柠檬蚂蚁树还是会受到各种植食性昆虫的侵扰,而且“花园”的面积越大,这种侵扰就变得更大,最终使得“花园”无法扩大到无限大。

这极可能是因为柠檬蚂蚁树生长越密集,对喜欢它们的植食性昆虫的吸引力就越大,更多的捕食者会潜入进来觅食,而对掌握了巨大资源的“花园主人”——蚂蚁帝国而言,实在精力有限,不能细致地保护每一棵树,而且少量树木的损失似乎对帝国也无关痛痒……