唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
许多人认为植物不具备行为能力,所以不会去思考植物的社会属性。其实越来越多的证据表明,植物不仅有社交活动、家庭纠纷等等社会行为,它们还进化出了利他行为,并且由于利他行为,植物界也存在真社会性的物种。△ 这个长在树上的的植物就是二岐鹿角蕨
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
就是上面这个,这是二岐鹿角蕨(Platycerium bifurcatum),它是目前已知唯一一种被认为符合真社会性生物标准的植物。那么有趣的问题是,这种植物到底为何被判定为是真社会性生物呢?它们的社会到底又是如何运作的呢?
什么是真社会性生物?
对于大部分动物来说,即便它们是独居的,也需要一些简单的社交,以便处理好种群间的资源分配,比如领地和配偶。为了更好地分配种群的生存资源,一些动物开始集群,出现社会属性,而在所有社会性组织中,真社会性是最高层次。
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
“真社会性”其实是一个比较新的词,它是用来描述蚂蚁、蜜蜂等动物的社会行为,这些动物的社会模式有别于其它动物,它们能够将生存资源最大化。
目前真社会性主要有三个特征定义:
第一,合作照料后代;第二,在成年群体中具有重叠的世代(即不同世代混居合作);第三,生殖等级分化(即有专门负责生殖的和专门抚养后代的,以及其它分工)。
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
我们以蚂蚁为例,在一个蚁巢中,有专门负责繁殖的蚁后,有专门负责收集食物,养育幼虫,清洁蚁巢等等工作的工蚁,还有用于防御入侵的兵蚁。
如果这些工作没有明确的分工,那么都会对社会资源进行不必要的浪费,例如繁育后代这件事,如果种群中每个个体都繁育的话,那么就择偶过程都会浪费掉巨大的生存资源。
由于真社会性动物对生存资源的更合理利用,所以它们获得了巨大成功,蚂蚁和蜜蜂扩散到除南极洲外的所有土地,世界上所有蚂蚁的总重量甚至超过人类的总重量。
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
随着真社会性的相关定义的深入人心,人们逐渐将其它动物也归入了其中,脊椎动物也有表现出真社会性的物种,那就是裸鼹鼠——这是已知唯一的真社会性脊椎动物,它们的社会分工和蚂蚁几乎一样。
然而,大部分真社会性动物都生活在陆地,水生动物很少被观察到有真社会性动物存在,这是因为水环境让后代更容易扩散,而不是被保留下来。
直到1996年,人们发现了Synalpheus,才将真社会性概念带出陆地。
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
Synalpheus是十足目鼓虾科(Alpheidae)下的一个属,包含多种表现出真社会性的物种,它们是已知唯一的水生真社会性动物。
其中特别是附生在海绵中的Synalpheus物种,大多都表现出真社会性,同样它们的社会分工也已经达到了类似蚂蚁的程度。
值得一提的是,真社会性在动物中无数次被独立进化,同时也被观察到一些动物放弃这种模式,转而走向独居生活。
这说明,虽然真社会性在许多情况下是有益的,但维持真社会性并非没有代价,而独居生活在某些情况下可能更优越。
二岐鹿角蕨的社会如何运作?
简单了解了真社会性的相关概念之后,我们回到今天的主角——二岐鹿角蕨。
△ 二岐鹿角蕨作为观赏植物深受人们喜爱
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
其实,二岐鹿角蕨是比较常见的植物,很多人喜欢把它当作观赏植物来养殖,而且它非常好养,号称“把它养活比把它养死容易”。
不过,它们的真社会性直到2021年才被发现,如今也得到了较高的认可,维基百科也已经将其写入词条。
△ 真社会性的真核生物
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
这种植物是附生的蕨类植物,它们生长在一些较大树木的树干上,但是与寄生不同,附生不会从宿主身上获取营养。对于二岐鹿角蕨而言,虽然它们在其它树木的树干上发芽,但它们的所有营养都来自空气和雨水,这种独特的生活方式暗示着它们有趣的创新。科学家发现二岐鹿角蕨从来不会单独出现,它们是总是聚集在不同的群落中,每个群落有6到58个个体,这些个体拥有不同的基因——这说明它们不能算作一株植物,而是一群植物。这一群生长在一起的二岐鹿角蕨拥有两种形式,它们生长着不同形状的叶子,一种是“带状叶”,还有一种是“巢状叶”。
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
“带状叶”的个体可以进行光合作用,同时它们是群体中拥有繁殖能力的个体,而“巢状叶”光合作用的能力很弱,同时不具备繁殖能力。在一个群体中,“巢状叶”通常生长在宿主植物的顶部,以及“带状叶”的底部。顶部的“巢状叶”个体,它们通过自己叶片形状的优势,可以将雨水很好地收集起来并渗透到种群的根部,同时可以部分抵挡掉高空坠物。底部的巢状叶除了收集雨水之外,很可能还有分配雨水和养分的职能——目前的研究还不是很确定它们的具体职能。
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
总得来说,二岐鹿角蕨的“巢状叶”个体在种群中的角色与蚁群中的工蚁、兵蚁几乎一模一样。“带状叶”个体的角色则类似蚁群中的蚁后,它们将自己长得高高的,方便传播自己的孢子,传播出去的孢子重新集群,而没有传播出去的部分则留在原种群替换掉年老的相应个体。整个二岐鹿角蕨的群体虽然很小,但是它们确实部分拥有真社会性的三个特征,只是分工上并没有蚂蚁、蜜蜂等那么明确,社会纽带也没有那么牢固,算是原始的真社会性生物。
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唯一真社会性植物:种群像蜜蜂、蚂蚁一样分工明确
而之所以这种植物会变成真社会性,主要还是它们附生的生活方式,随着集群个体增加后,繁殖成本变得越来越高,最终它们找到了这种解决方案,部分个体放弃了繁殖,转而全心全意为群体付出,以减少繁殖带来的生存资源浪费。
最后
聊到真社会性,很多人可能会想到人类算不算,或者有没有朝着这方面发展。其实人类是否属于真社会性生物,存在许多争议,但是人类女性在生育这件事上确实有点像真社会性生物一样。女性的寿命通常更长,但是生育能力却早早就结束了,研究人员发现,女性停止繁殖转而照顾自己后代的后代,者能够大大提高后代的存活率,这种特征其实与二岐鹿角蕨的“巢状叶”也有点类似。
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