許多人認為植物不具備行為能力,所以不會去思考植物的社會屬性。
其實越來越多的證據表明,植物不僅有社交活動、家庭糾紛等等社會行為,它們還進化出了利他行為,并且由于利他行為,植物界也存在真社會性的物種。
△ 這個長在樹上的的植物就是二岐鹿角蕨
就是上面這個,這是二岐鹿角蕨(Platycerium bifurcatum),它是目前已知唯一一種被認為符合真社會性生物標準的植物。
那么有趣的問題是,這種植物到底為何被判定為是真社會性生物呢?它們的社會到底又是如何運作的呢?
什么是真社會性生物?
對于大部分動物來說,即便它們是獨居的,也需要一些簡單的社交,以便處理好種群間的資源分配,比如領地和配偶。
為了更好地分配種群的生存資源,一些動物開始集群,出現社會屬性,而在所有社會性組織中,真社會性是最高層次。
“真社會性”其實是一個比較新的詞,它是用來描述螞蟻、蜜蜂等動物的社會行為,這些動物的社會模式有別于其它動物,它們能夠將生存資源最大化。
目前真社會性主要有三個特征定義:
第一,合作照料后代;第二,在成年群體中具有重疊的世代(即不同世代混居合作);第三,生殖等級分化(即有專門負責生殖的和專門撫養后代的,以及其它分工)。
我們以螞蟻為例,在一個蟻巢中,有專門負責繁殖的蟻后,有專門負責收集食物,養育幼蟲,清潔蟻巢等等工作的工蟻,還有用于防御入侵的兵蟻。
如果這些工作沒有明確的分工,那么都會對社會資源進行不必要的浪費,例如繁育后代這件事,如果種群中每個個體都繁育的話,那么就擇偶過程都會浪費掉巨大的生存資源。
由于真社會性動物對生存資源的更合理利用,所以它們獲得了巨大成功,螞蟻和蜜蜂擴散到除南極洲外的所有土地,世界上所有螞蟻的總重量甚至超過人類的總重量。
隨著真社會性的相關定義的深入人心,人們逐漸將其它動物也歸入了其中,脊椎動物也有表現出真社會性的物種,那就是裸鼴鼠——這是已知唯一的真社會性脊椎動物,它們的社會分工和螞蟻幾乎一樣。
然而,大部分真社會性動物都生活在陸地,水生動物很少被觀察到有真社會性動物存在,這是因為水環境讓后代更容易擴散,而不是被保留下來。
直到1996年,人們發現了Synalpheus,才將真社會性概念帶出陸地。
Synalpheus是十足目鼓蝦科(Alpheidae)下的一個屬,包含多種表現出真社會性的物種,它們是已知唯一的水生真社會性動物。
其中特別是附生在海綿中的Synalpheus物種,大多都表現出真社會性,同樣它們的社會分工也已經達到了類似螞蟻的程度。
值得一提的是,真社會性在動物中無數次被獨立進化,同時也被觀察到一些動物放棄這種模式,轉而走向獨居生活。
這說明,雖然真社會性在許多情況下是有益的,但維持真社會性并非沒有代價,而獨居生活在某些情況下可能更優越。
二岐鹿角蕨的社會如何運作?
簡單了解了真社會性的相關概念之后,我們回到今天的主角——二岐鹿角蕨。
△ 二岐鹿角蕨作為觀賞植物深受人們喜愛
其實,二岐鹿角蕨是比較常見的植物,很多人喜歡把它當作觀賞植物來養殖,而且它非常好養,號稱“把它養活比把它養死容易”。
不過,它們的真社會性直到2021年才被發現,如今也得到了較高的認可,維基百科也已經將其寫入詞條。
△ 真社會性的真核生物
這種植物是附生的蕨類植物,它們生長在一些較大樹木的樹干上,但是與寄生不同,附生不會從宿主身上獲取營養。
對于二岐鹿角蕨而言,雖然它們在其它樹木的樹干上發芽,但它們的所有營養都來自空氣和雨水,這種獨特的生活方式暗示著它們有趣的創新。
科學家發現二岐鹿角蕨從來不會單獨出現,它們是總是聚集在不同的群落中,每個群落有6到58個個體,這些個體擁有不同的基因——這說明它們不能算作一株植物,而是一群植物。
這一群生長在一起的二岐鹿角蕨擁有兩種形式,它們生長著不同形狀的葉子,一種是“帶狀葉”,還有一種是“巢狀葉”。
“帶狀葉”的個體可以進行光合作用,同時它們是群體中擁有繁殖能力的個體,而“巢狀葉”光合作用的能力很弱,同時不具備繁殖能力。
在一個群體中,“巢狀葉”通常生長在宿主植物的頂部,以及“帶狀葉”的底部。
頂部的“巢狀葉”個體,它們通過自己葉片形狀的優勢,可以將雨水很好地收集起來并滲透到種群的根部,同時可以部分抵擋掉高空墜物。
底部的巢狀葉除了收集雨水之外,很可能還有分配雨水和養分的職能——目前的研究還不是很確定它們的具體職能。
總得來說,二岐鹿角蕨的“巢狀葉”個體在種群中的角色與蟻群中的工蟻、兵蟻幾乎一模一樣。
“帶狀葉”個體的角色則類似蟻群中的蟻后,它們將自己長得高高的,方便傳播自己的孢子,傳播出去的孢子重新集群,而沒有傳播出去的部分則留在原種群替換掉年老的相應個體。
整個二岐鹿角蕨的群體雖然很小,但是它們確實部分擁有真社會性的三個特征,只是分工上并沒有螞蟻、蜜蜂等那么明確,社會紐帶也沒有那么牢固,算是原始的真社會性生物。
而之所以這種植物會變成真社會性,主要還是它們附生的生活方式,隨著集群個體增加后,繁殖成本變得越來越高,最終它們找到了這種解決方案,部分個體放棄了繁殖,轉而全心全意為群體付出,以減少繁殖帶來的生存資源浪費。
最后
聊到真社會性,很多人可能會想到人類算不算,或者有沒有朝著這方面發展。
其實人類是否屬于真社會性生物,存在許多爭議,但是人類女性在生育這件事上確實有點像真社會性生物一樣。
女性的壽命通常更長,但是生育能力卻早早就結束了,研究人員發現,女性停止繁殖轉而照顧自己后代的后代,者能夠大大提高后代的存活率,這種特征其實與二岐鹿角蕨的“巢狀葉”也有點類似。
參考:
- [1].https://doi.org/10.1002/ecy.3373
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