为了繁衍，这些种子与蚂蚁签订了盟约！丨凡此种种
2023/4/26 17:00:00 中科院之声

    

     编者按：种瓜得瓜，种豆得豆，种子到底有多神奇？中科院之声与中国科学院昆明植物研究所联合开设“凡此种种”专栏，为大家讲述种子的有趣故事，介绍大自然中匠心独具的种子植物。

     大多数植物的种子都需要借助外力来进行传播，在风、水、动物等几种传播媒介中，动物的传播成功率是最高的。而动物中最主要的“传播员”为鸟类，因为它们能飞，可将种子传播得较远，所以很多植物都倾向与它们建立合作。但鸟类的饭量不小，且进食频率又较高，因此对大多数木本植物来说，只能每年宴请一次。即便如此，这样的付出对草本植物来说，也是承受不起的，于是它们将眼光投向了蚂蚁。

     蚂蚁个体虽然小，但它们的力量从来不是以单个个体来衡量的，它们是社会性生活群体，一个蚂蚁家族凝聚起来的力量可以使大上数十倍的动物都闻风丧胆。另外，一只蚂蚁可能跑不了多远，但地球上的蚂蚁分布非常广泛，在陆地上几乎随处可见，因此植物将蚂蚁“发展”为“种子传播员”。但世界上没有免费的午餐，怎样才能让蚂蚁心甘情愿来传播种子呢？于是许多植物针对蚂蚁专门产生出了极富特色的种子，它们通常数量较多，个体较小，且会在脐部附近形成一至两坨(或片)肉质的油脂体，其富含营养，甚至含有蚁类生长发育所必需的多种氮基酸，是蚂蚁喜欢吃的食物，靠它就能将蚂蚁吸引来传播种子。

    

     正在搬运鲜黄连种子的蚁群

     鸟播植物常常用鲜艳的色彩(大多为红色的果实或种子)来让鸟类发现它们的存在，但大部分蚂蚁视力却较差，蚁播植物怎样告诉蚂蚁们“上门取货”呢？蚂蚁的嗅觉非常灵敏，于是蚁播植物不再在种子颜色上下功夫，生产出的种子大多为黑色或褐色，油脂体也是白色透明的，而把重点转向了化学信号，且专门针对蚂蚁“投其所好”。大多数蚂蚁有两个喜好，一是糖类，二是蛋白和脂类，前者可用于补充成年工蚁日常活动消耗的能量，后者是蚁后生产和幼虫发育所需的营养，且在自然界中主要来源为昆虫，故蚂蚁对于昆虫血淋巴(体液)的气味异常敏感。基于此蚁播植物让油脂体变成了一个富含小分子蛋白和脂类的营养包，非常适于蚂蚁幼虫吸收和利用，且散发着诱人的昆虫血淋巴气味，让蚂蚁难以抗拒，一闻到就急不可待地蜂拥而来。

    

     异果黄堇种子

     油脂体为蚁播种子所独有，它的作用不只是作为蚂蚁的劳动报酬，它还可作为蚂蚁搬运种子的重要结构。为了保护种子不受损伤，蚁播种子的种皮通常较为光滑，蚁颚不易咬住，而油脂体则可轻易被蚂蚁咬住，从而顺利实现搬运。不同种类蚁播种子的油脂体各不相同，大体上可分为两类：一类是延伸出种子外、更加细长的把手型，方便蚂蚁抓握，如鸢尾属部分种类延伸出来的假种皮，百蕊草属则是利用宿存的花被片作为把手。另一类是油脂体表面凹凸不平型，蚂蚁的上颚放大看是有锯齿的，刚好能很好地卡住这些凹凸的表面，顺利实现搬运。其中后者占了蚁播种子的大部分，如蚁播大族的紫堇属以及淫羊藿属种子等。

    

     印度大头蚁的上颚具有锯齿

    

     小花鸢尾种子

    

     长叶百蕊草种子

    

     朝鲜淫羊藿种子

     那蚂蚁啃咬油脂体时，是否会咬伤种子呢？答案是不会，因为油脂体与种子的结合并非牢不可破，只要蚂蚁啃咬到一定位置，油脂体就会从种子上脱落下来，且蚁播种子的种皮通常较厚，目的就是为了防止被蚂蚁咬伤。

     一只虫子被蚂蚁吃掉体液后，剩下的坚硬外骨骼是没法再利用的，于是就被蚂蚁当作垃圾丢出了蚁巢。由于视力的原因，一粒种子也自始至终被蚂蚁当成了一只“虫子”，油脂体就是它们的“体液”，而种子本身就是那个啃不动的“外骨骼”，于是被啃完油脂体后的种子自然也被蚂蚁当作垃圾丢出了巢穴。幸好如此，不然种子发芽形成的小苗将会破坏蚁巢结构，并耗费其中的氧气和二氧化碳，威胁蚁群的生存。

     既然油脂体已被啃光，那蚂蚁又怎样将种子搬出蚁巢，丢到垃圾堆呢？对此植物也有考虑，它们在种子上形成了一些精巧的构造。紫堇属的种类非常丰富，它们的种子大小形态各异，小型种子大多比较光滑(如石生黄堇Corydalis saxicola)，而稍大的种子，比如紫堇的种子上就有凹点，异果黄堇(Corydalis heterocarpa)或阜平黄堇(Corydalis wilfordii)的种子上有凸起的尖齿或凹点，它们都能增加摩擦，方便搬运。

    

     紫堇种子

    

     阜平黄堇种子

     细辛属和马蹄香属的种子腹面中央则具有一条长而宽的沟槽，油脂体就长在里面，待蚂蚁把油脂体吃掉后，叼着凹槽边缘的裙边就能轻松将其丢出蚁巢了。

    

     具油脂体和去除油脂体后尾花细辛种子

     在蚂蚁的垃圾堆中，除了种子，还有其他的垃圾，如蚂蚁的排泄物、动物尸体，以及建筑废料——挖掘出来的土粒。种子待在这样一个肥力充足的地下安全室内，一旦等到适合萌发的季节到来，便会冲破种皮，顶开土壤，在阳光雨露的滋养下茁壮生长。

     全世界蚁播植物约有2800 多种，大部分为多年生草本，少数为小灌木，多出现于贫瘠的区域，通过与蚂蚁互作，它们就顺利实现了物种的繁衍，真是聪明至极呀!

     参考文献：1. Fischer RC, Richter A, Mayer HV. Chemical differences between seeds and elaiosomes indicate an adaptation to nutritional needs of ants[J]. Oecologia, 2008, 155(3):539-547.2. Gomez C, Espadaler X, Bas JM. Ant behaviour and seed morphology: a missing link of myrmecochory[J]. Oecologia, 2005, 146(2): 244-246.3. Hughes L, Jurado MW. Convergence of elaiosomes and insect prey: evidence from ant foraging behaviour and fatty acid composition[J]. Functional Ecology, 1994, 8(3):358-365.4. Lengyel S,Gove AD, Latimer AM, et al. Convergent evolution of seed dispersal by ants, and phylogeny and biogeography in flowering plants: A global survey[J]. Perspectives in Plant Ecology Evolution & Systematics, 2010, 12(1):43-55.5. Suetsugu K. Seed dispersal of the hemiparasitic plant Thesium chinense by Tetramorium tsushimae and Pristomyrmex punctatus[J]. Entomological Science, 2015, 18(4): 523-526.6. Zhu Y, Wang D. Leaf Volatiles from Two Corydalis Species Lure A Keystone Seed-dispersing Ant and Enhance Seed Retrieval[J]. Sociobiology, 2018(3).

     审核：杜燕

     来源：中国科学院昆明植物研究所

    

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