[摘 要] 課程思政潤物細(xì)無聲中給學(xué)生正面積極的教育和引導(dǎo),對專業(yè)課程的講授提出了更高的要求。通過講授蜜蜂和胡蜂之間殘酷的競爭關(guān)系,榕小蜂、寄生蜂和榕樹之間互惠共生的行為,從自然現(xiàn)象中給同學(xué)們解釋了團結(jié)是戰(zhàn)勝敵人的強大法寶,誠實是合作共贏的真諦,并以詩歌的形式將授課內(nèi)容加以生動概括。
[關(guān)鍵詞] 昆蟲學(xué);教學(xué);思政;詩歌
[基金項目] 2018—2020年度西北大學(xué)本科人才培養(yǎng)建設(shè)項目(XM05190582;XM05290845)
[作者簡介] 譚江麗(1972—),女,河南鞏義人,農(nóng)學(xué)博士,西北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授,主要從事昆蟲學(xué)教學(xué)和科研工作。
[中圖分類號] G641;Q96 ? ?[文獻標(biāo)識碼] A ? [文章編號] 1674-9324(2020)36-0343-03 ? [收稿日期] 2019-12-05
一、引言
蜂(蟻)是昆蟲綱膜翅目昆蟲的統(tǒng)稱,是人們最常見、最繁盛的昆蟲類群之一,目前全世界已知15萬種以上,約占所有昆蟲綱種類的12.5%。這些膜翅目蜂類,除了我們常見的取食花粉、釀蜜的小蜜蜂外,還有捕獵的胡蜂、馬蜂、泥蜂、蛛蜂等,寄生其他昆蟲(包括蜂類)的寄生蜂(如姬蜂、繭蜂、小蜂),取食植物的葉蜂、莖蜂等,以及取食蟲癭的癭蜂、榕小蜂等,它們之間存在著殘酷的捕食和寄生關(guān)系,也存在著彼此協(xié)作,互惠共生的關(guān)系,在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色。人們常說,人生艱難,蜂的世界何嘗不是呢。
二、蜜蜂和胡蜂的競爭
蜜蜂是我們最熟悉的蜂類,是勤勞、勇敢和奉獻精神的象征。作為歷史上皇帝的行宮,法國皮耶楓城堡內(nèi)的墻壁上,裝飾著拿破侖家族的標(biāo)志,金色蜜蜂!平凡的蜜蜂為什么受到這位帝國統(tǒng)治者的青睞呢?他希望自己的軍隊像蜜蜂一樣組織嚴(yán)密,上下有序,分工合作,勇敢忠誠。
蜜蜂有個強大的天敵,就是胡蜂。胡蜂捕獵蜜蜂,一只胡蜂就足以給整個蜂群造成威脅。但面對來犯的強敵,蜜蜂是不是坐以待斃呢?
作者在云南的一處山坡的蜂箱前觀察到這樣一幕,蜜蜂在巢口排成一排,不斷地煽動膜翅,如臨大敵;原來是黃腳胡蜂來襲,可是,胡蜂那么強悍,為什么不對群集的蜜蜂發(fā)動攻擊,而是頭向外背對著巢口呢?
原來,胡蜂怕被整群蜂圍起來。對于所有胡蜂來說,蜂巢溫度會持續(xù)保持在28~32攝氏度,而蜜蜂巢內(nèi)溫度略高,34~35攝氏度,顯然,蜜蜂耐高溫能力比胡蜂強,恰恰利用這點溫度差,小蜜蜂有了對付胡蜂的辦法:集合群體的力量對抗!警戒的蜜蜂發(fā)現(xiàn)胡蜂,分泌警告信息素,招引眾多蜜蜂迅速集結(jié),并煽翅向胡蜂示威,一旦和胡蜂近距離纏斗,勇敢的蜜蜂們會伺機將胡蜂團團包圍,重重圍結(jié)起的蜂團中心溫度迅速升高,可達48攝氏度,從而把胡蜂活活熱死[1]!
那么,胡蜂就知難而退了嗎?聰明的胡蜂有它自己的辦法,就是專門進攻那些單只回巢的蜜蜂!可見,不團結(jié)的人就危險了,團結(jié)才是戰(zhàn)勝強大敵人的法寶!
蜜蜂與胡蜂之間的戰(zhàn)爭[2]
天朗浮云閑,小徑結(jié)蜂緣。
蜂兵列嚴(yán)陣,強敵壓巢前。
尾翹點狼煙,振翅即亮劍。
警誡入侵者,誓死護家園。
胡蜂猛似虎,蜜蜂弱如羊。
猛虎善捕獵,群羊善提防。
兵家式無常,弱亦能勝強。
重重圍垓下,霸王走烏江。
高手自有招,避實就虛巧。
防區(qū)外盤旋,專攻蜂回巢。
強弱各有道,魔長道亦高。
生命為賭注,豈敢差分毫。
三、榕樹和小蜂的互惠共生
伴隨著植物登陸,地球上也出現(xiàn)昆蟲,迄今已達4億多年!漫長的演化歷史中,昆蟲和植物之間相互選擇、相互影響,共同進化。部分物種之間長期適應(yīng),甚至令人難以置信地走極端,形成了高度專性的共生關(guān)系,其中最典型的就是榕樹和榕小蜂的互惠共生關(guān)系。
同學(xué)們吃過美味的無花果吧,無花果真的是沒有花的果實嗎?其實,我們看到的果實不是果實,而是它的花序!真正的花在這肉質(zhì)球狀花座的內(nèi)部,球狀花序的頂端有一小孔與外界相通。形象地說,無花果就是一個密閉的大花園!這個花園僅在果實頂端有一個狹窄的出口,作為被子植物,榕屬的所有植物都是這樣,叫隱頭花序。
我們知道,植物開花是為了吸引它的媒人前來授粉,然而,榕樹的花卻開在花序內(nèi)部,這樣的花兒如何吸引蟲媒前來授粉,從而實現(xiàn)有性繁殖的呢?
在南方,高大的榕樹甚至可以獨樹成林,但這樣高大的樹,它的有性繁殖卻離不開個體1~3mm的榕小蜂。在長期的演化過程中,榕樹和榕小蜂之間形成了彼此不能分開的共生關(guān)系[3,4]!榕樹只靠榕小蜂授粉,榕小蜂只生存在榕果里。
它的過程是這樣的,攜帶花粉的雌性榕小蜂鉆入榕果內(nèi),給雌花授粉的同時,將卵產(chǎn)在雌花的子房里,形成蟲癭,蟲癭就是幼蟲溫暖的家和食物。幼蟲在榕果內(nèi)成長,化蛹直至成蟲后羽化出癭。榕小蜂一羽化,就會感染一種致命的寄生線蟲,這些線蟲鉆入榕小蜂體內(nèi),又隨著雌性榕小蜂傳播到下一個榕果內(nèi)。榕小蜂成蟲由于線蟲的侵害,壽命只有短短2個小時,在這短暫的生命期,榕小蜂必須完成幫助榕樹授粉和產(chǎn)下后代的使命。這個過程是如何實現(xiàn)的呢?
雄性榕小蜂和雌性榕小蜂有明顯的性二型現(xiàn)象,雄性復(fù)眼和翅都退化了,但上顎卻十分發(fā)達,能咬破蟲癭,它從自己的蟲癭里鉆出后,尋找雌蟲蟲癭,咬破口,將產(chǎn)卵器伸進去交配,之后自覺地幫助雌蟲咬開無花果的壁,以備雌蟲順利飛出,而雄蟲自己卻力竭而亡。雌性榕小蜂的上顎不如雄性那般強勁有力,它既不能咬破蟲癭,釋放自我,也不能咬破果壁鉆出,完全靠雄性幫忙。雌性榕小蜂肩負(fù)著繁衍家族后代的重任,它的雌性復(fù)眼和翅十分發(fā)達,受精后,從雄性幫忙咬破的蟲癭出口里鉆出,很快被線蟲感染,生命進入了倒計時。它主動收集一些花粉,而后從雄性咬破的洞口爬出,飛向另一個榕果,從榕果唯一的狹窄入口擠入,翅被擠掉留在外邊。一旦一只蜂進入榕果,入口就被榕樹自動封閉,其他榕小蜂就沒了機會。進入榕果的榕小蜂,會自覺地給雌花授粉,同時,也在雌花的子房內(nèi)產(chǎn)下自己的后代。完成雙重使命的雌蜂很快死去,一花一卵,新的一代又開始了。
看似十分默契合理,然而仔細(xì)一想,沒那么簡單。生物都想在世界上盡可能地多留下自己的后代。作為榕樹,最理想的就是榕小蜂只授粉,不傷害雌花。作為榕小蜂,最好就是把有限的生命都放在產(chǎn)卵上,生育更多自己的后代。它們是如何平衡呢?
研究人員發(fā)現(xiàn),榕果里75%的榕小蜂種類是積極主動的傳粉者,然而,在這些主動傳粉的種類中,也會存在一些高度自私的個體,不攜帶花粉,是可恥的欺騙者。研究者按1、3、5、7、9的比例逐步向榕果里人為放入非傳粉榕小蜂,而后觀察榕果內(nèi)榕小蜂后代的數(shù)量,統(tǒng)計結(jié)果顯示:隨著非傳粉小蜂數(shù)量的增加,榕果敗育的概率也在顯著增加,統(tǒng)計不同處理榕果內(nèi)產(chǎn)出的榕小蜂后代的數(shù)量發(fā)現(xiàn),這些自私的非傳粉榕小蜂和自覺的傳粉榕小蜂的后代數(shù)量都急劇減少[5]。寧可榕果敗育,也不愿非傳粉榕小蜂繁榮昌盛,這是榕樹最嚴(yán)厲的懲罰,玉石俱粉!而且有趣的是,統(tǒng)計還發(fā)現(xiàn),非傳粉榕小蜂的數(shù)量一直低于傳粉榕小蜂的數(shù)量,自私者并沒有傳下更多的后代,似乎真的是天道酬勤!
那么,榕樹揮發(fā)激素吸引榕小蜂前來安家落戶,甚至犧牲部分雌花做代價,請榕小蜂授粉,可它如何控制榕小蜂的數(shù)量呢?榕樹自有榕樹的辦法!
為了防止榕小蜂數(shù)量過大,傷害所有雌花,榕樹會產(chǎn)生揮發(fā)性激素,吸引榕小蜂的天敵——寄生蜂。這些榕小蜂的寄生小蜂并不鉆入榕果,而是用長長的產(chǎn)卵器刺入榕果,直接將卵產(chǎn)在榕小蜂的體內(nèi),榕果內(nèi)雌花花柱長度有長有短,導(dǎo)致子房的位置大致分三層,榕小蜂的產(chǎn)卵管長度夠不著貼近榕果外壁的長花柱子房,這部分子房因而可以正常發(fā)育成榕樹的種子;而可以被榕小蜂產(chǎn)卵的短花柱子房,由于貼近內(nèi)層,寄生榕小蜂的產(chǎn)卵管長度卻達不到,這部分蟲癭可以生產(chǎn)出榕小蜂;中央一層被榕小蜂的蟲癭,剛好被寄生榕小蜂的小蜂寄生,從而繁育出寄生小蜂;如此巧妙的產(chǎn)卵器長度恰恰為三者共生提供了可能[6]。而且,寄生榕小蜂的小蜂無論雌雄,都需要從雄性榕小蜂在果壁上咬破的洞口處鉆出,如果它寄生(殺死)所有的榕小蜂,其實也是堵死了自己后代逃生的渠道。給對手留活路的同時,也是給自己留活路,《三國演義》里關(guān)云長義釋曹操的故事,大自然早就存在!
進化中,有些種類的榕樹還形成了功能性的雌雄異株[7]。即一些植株整個花序內(nèi)只有雌花,而且所有的雌花都是長花柱,這樣,榕小蜂進去后只能授粉,卻不能產(chǎn)卵,另一些植株的花序卻有雄有雌,雌花均為短花柱花,它的子房所在的位置恰巧只供榕小蜂產(chǎn)卵。榕小蜂在這些植株上繁衍,雌性攜帶花粉,飛到另外植株上傳粉。
大自然確實是無奇不有!榕樹和小蜂的故事充分展示了合作共贏的真諦!
榕樹和小蜂
榕樹小蜂兩情專,譜寫合作共贏篇。
隱頭花序蜂世界,子房成癭奉客餐。
揮發(fā)激素引蜂駐,平衡數(shù)量防多貪。
小蜂羽化運多舛,線蟲寄生命短暫。
雄蜂無翅上顎堅,破癭獲取交配權(quán)。
果壁開洞為妻子,英雄雖死卻無憾。
雌蜂花粉攬胸前,眼大能飛覓新園。
狹口擠入忙授粉,生育子孫萬萬千。
也有自私營欺騙,不攜花粉只產(chǎn)卵。
選擇敗育果實落,損人害己雙刃劍。
寄生小蜂蒙召喚,刺長產(chǎn)卵層中間。
貼近外壁子實滿,靠近內(nèi)層小蜂繁。
華容放曹有深意,三方適度共發(fā)展。
功能異株柱長短,相依相克年復(fù)年。
四、小結(jié)與展望
昆蟲的行為,是長期自然選擇的結(jié)果,多種生物以不同的生存方式和諧共存,構(gòu)成健康穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。保護生物多樣性,探索昆蟲生存奧秘的同時,也會為人類的行為思想帶來很多的啟發(fā)。
參考文獻
[1]譚江麗,C.v.Achterberg,陳學(xué)新.致命的胡蜂[M].北京:科學(xué)出版社,2015.
[2]譚江麗.詩圖話昆蟲[M].西安:陜西人民教育出版社,2019.
[3]Cook JM,Rasplus JY Mutualists with Attitude:Coevolving Fig Wasps and Figs [J].Trends in Ecology & Evolution.2003.18:241-248.
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[5]Wang RW,Dunn DW & Sun BF.Discriminative Host Sanctions in a Fig-wasp Mutualism [J].Ecology,2014(95):1384-1393.
[6]Dunn DW,Segar ST,Chan R,Ridley J,Crozier RH,Yu DW & Cook JM.A Role for Parasites in Stabilising the Fig-pollinator Mutualism [J].PLoS Biology,2008(6):e59.
[7]Zhang XW,Dunn DW,Wen XL,Sun BF & Wang RW.Differential Deployment of Sanctioning Mechanisms in Male and Female Trees in a Gynodioecious Fig-wasp Mutualism [J].Ecology,2019(100):e02597.