老葉的植物王國

  圖片來源：維基百科 人類可能不是唯一對咖啡有「癮頭」的動物。之前，因為有些植物的花蜜中有咖啡因，讓科學家們去研究咖啡因是否對蜜蜂會有影響，也得到了肯定的答案。喝咖啡的蜜蜂，對花蜜所在位置的記憶能力顯著提高，還會一直重複去造訪。 最近有一群科學家，想知道咖啡因對其他的昆蟲是否也有影響？雖然過去也曾有其他的研究團隊做過研究，但是他們只有使用了單一劑量的咖啡因。 於是，他們使用了阿根廷螞蟻（ Linepithema humile ）來進行測試。研究團隊設置了一個用水壕圍繞的紙質平台，螞蟻從入口處進入平台尋找獎勵。獎勵可能是純蔗糖水、或是含有25 ppm、250 ppm或2000 ppm的咖啡因的蔗糖水。 研究團隊用攝影機記錄螞蟻在第一次找到獎勵之後，接下來要花多少時間才能找到獎勵。結果發現，當螞蟻喝了含有25 ppm咖啡因的蔗糖水溶液後，牠下次找到食物的時間平均縮短27.8%（範圍：5.7% 到 50.0%）；如果喝了含有250 ppm咖啡因的蔗糖水溶液，則下次找到食物的時間平均縮短43.5%（範圍：19.5% 到 67.6%）。而且，螞蟻走的路徑變得比較直。 但是，就像我們也不能喝太多咖啡一樣，喝了含有2000 ppm的咖啡因的蔗糖水的螞蟻，不但找到食物（蔗糖水溶液）的速度反而變慢，甚至還出現了毒性反應。而且，螞蟻走的路徑也沒有變得比較直。事實上，2000 ppm 的咖啡因在蜜蜂中其實是致死劑量（LD50）。 這些研究結果顯示，咖啡因對螞蟻的影響具有劑量依賴性，低至中等濃度能夠改善覓食效率，而高濃度則會產生毒性效應，導致行為和生理功能的負面影響。 這個對食物的記憶，不知道是不是跟我們覺得喝了咖啡精神會變好，是類似的效果呢？ 參考文獻： Henrique Galante, Massimo De Agrò, Alexandra Koch, Stefanie Kau, Tomer J. Czaczkes. Acute exposure to caffeine improves foraging in an invasive ant. iScience, 2024; 109935 DOI: 10.1016/j.isci.2024.109935

  琥珀中的化石螞蟻。圖片來源： 維基百科 螞蟻（ants）是膜翅目蟻科的全變態昆蟲，也是一種真社會性昆蟲。世界上只有極少的地方沒有螞蟻（如南極洲），整體來說，螞蟻佔有陸生動物生物量的15-25%。 化石記錄發現，螞蟻大約在一億年的白堊紀早期前就出現了，當時的螞蟻是所謂的「莖螞蟻」（stem ants）。會被稱為「莖」螞蟻是與後來出現的冠螞蟻（crown ants）相對，用來描述牠們位於螞蟻演化樹的底部或早期分支。冠螞蟻則在白堊紀晚期才出現，是現代螞蟻的祖先。 由於莖螞蟻大多數已經滅絕，對於到底莖螞蟻怎麼消失在地球上，有許多不同的看法。其中有一種說法是莖螞蟻受到後來出現的冠螞蟻的競爭而消滅。 最近有一個研究，利用了大約24,000個化石記錄與14,000個新生物學證據來分析，同時也考慮了化石記錄的偏差，來測試了四種螞蟻多樣化的假說：共同演化、競爭性滅絕、高度專業化以及緩解滅絕。 研究團隊發現，螞蟻演化經歷了三個明顯的多樣化時期（白堊紀晚期、始新世、漸新世-中新世）以及一個滅絕時期（白堊紀晚期）。他們發現，研究結果不支持莖螞蟻和冠螞蟻之間的競爭性滅絕假說，反而支持共同演化、緩解滅絕和高度專業化假說。被子植物的多樣化和裸子植物的衰退很可能在緩解螞蟻免於滅絕並促進其多樣化中發揮了關鍵作用，透過提供新的生態位，如森林枯落物和樹棲築巢地點以及額外的資源。 研究團隊認為，在發生於白堊紀中期到晚期的被子植物陸地革命（Angiosperm Terrestrial Revolution，ATR）期間，生態系統和生物多樣性的顯著變化對螞蟻演化發生了深遠影響影響，包括： 1. 新的生態位與資源：被子植物的多樣化為螞蟻提供了新的生態位和資源。例如，被子植物的林床層、樹皮下的空間、花朵和果實都成為了螞蟻可以利用的新資源或棲息地。這種生態位的擴展為螞蟻的多樣化提供了空間，促進了它們的演化。 2. 食物來源的變化：被子植物提供了新的食物來源，如花蜜、種子（帶有油體）、和寄生在被子植物上的其他昆蟲，這些都可能成為螞蟻的食物。這不僅增加了螞蟻的食物多樣性，也可能支持了螞蟻社會結構和行為策略的多樣化。 3. 生態關係的建立：隨著被子植物的出現和擴散，螞蟻與這些新植物之間形成了互惠互利的關係，如保護被子植物免受食草動物侵害換取食物等。這種共生關係促進了螞蟻行為的多樣化和社會結構...

  可可的花（上）、花苞與果實。圖片來源： 維基百科 圖片來源：維基百科 原產於中南美洲的可可樹是錦葵科多年生植物，跟大多數的植物不同的，它的花直接簇生於樹幹或較老的枝條上。 過去的研究認為，可可授粉是依靠蠓科昆蟲（ceratopogonids，midge）授粉；最近有個國際研究團隊，想瞭解究竟可可的授粉者是不是真的是鋏蠓？於是他們花了八個月的時間，在超過500棵樹上的15,000朵花上塗了膠水，看看到底有哪些昆蟲常常造訪可可的花。 結果有點出乎意料。最常造訪可可花朵的，並不是蠓科，反而是螞蟻跟雙翅目（Diptera，fly）的昆蟲。這個研究也提醒了大家，很多時候我們過去以為的、想當然爾的事情，其實還是值得去觀察與驗證的；另外是，保持環境的生物多樣性，對我們只有好處沒有壞處。 參考文獻： Manuel Toledo-Hernández, Teja Tscharntke, Aiyen Tjoa, Alam Anshary, Basir Cyio, Thomas C. Wanger. Landscape and farm-level management for conservation of potential pollinators in Indonesian cocoa agroforests. Biological Conservation, 2021; 257: 109106 DOI: 10.1016/j.biocon.2021.109106

Conospermum 。圖片來源： 維基百科 對生物來說，傳宗接代是個大事：而植物常常得藉助其他的力量（生物性的或非生物性的）來完成終身大事，所以又變得更為複雜。 藉助生物的力量完成傳粉的植物也千奇百怪。靠蜜蜂、蝴蝶授粉的可說是最普遍的例子，這些植物多半有花蜜。依靠蒼蠅傳粉的植物則多半開出放出惡臭（可能是糞便的臭味、或屍臭）的花。也有植物 靠蚊子傳粉 ，這類的植物則會想辦法放出蚊子喜歡的氣味（人味或其他動物的氣味）。 最近澳洲伊迪斯科文大學（Edith Cowan University）的研究發現，原生於當地（西澳大利亞州）的山龍眼科植物 Conospermum 竟然靠螞蟻傳粉。 螞蟻一般來說很少是授粉者。牠們多半都只會偷走花粉與盜採花蜜，造成植物的損失。有些螞蟻甚至會趕走授粉者，讓植物無法成功完成終身大事。螞蟻還會分泌抗菌化學物質，造成花粉無法萌發。更不用提有些螞蟻會搬來蚜蟲或介殼蟲等害蟲，傷害植物的健康了。 但是山龍眼科的 Conospermum 卻演化出依靠螞蟻授粉的生態。目前世界上只有46種植物靠螞蟻授粉，過去發現的例子都是螞蟻製造較少的抗微生物（antimicrobial）物質，因此可以成功協助植物完成授粉。可是在 Conospermum 的例子卻剛好相反：植物的花粉粒能夠抵抗螞蟻所產生的抗菌化學物質。其他的植物花粉在被螞蟻接觸後，萌發率下降到約一成；但 Conospermum 的花粉在被螞蟻接觸後，仍保持有八成的萌發率，與受到蜜蜂接觸後相當。 C. undulatum . 圖片來源： Annals of Botany 為什麼 Conospermum 要依靠螞蟻呢？研究團隊認為可能是因為它奇特的花朵形狀，讓大部分的蜜蜂都無法鑽入它的花朵深處來採蜜並完成授粉。雖然在西澳大利亞州有一種蜜蜂（ Leioproctus 屬）可以幫 Conospermum 授粉，但只依靠牠來授粉實在也太冒險了。可能是因為這樣，所以 Conospermum 演化出了讓螞蟻也可以授粉的能力。 參考文獻： William D Stock, Margaret Byrne, Evelina Pavarani, Luna Fogu, Nicola Clemente, Eddie J van Etten, Nicola Delnevo. P...