老葉的植物王國

  油菜。圖片來源：維基百科 曾經介紹過，自交兼容的植物在授粉者減少時，會 更依賴自交 。最近的研究發現，植物遇到技術不佳的授粉者，也會 採取因應策略 ！

  圖片來源： 維基百科 氮氧化物（NO x ），包括二氧化氮（NO 2 ）和一氧化氮（NO），是空氣污染的主要來源之一，它們主要來自於車輛排放、工業活動、發電廠和家庭取暖系統。NO x 在大氣中與其他化合物反應會生成臭氧（O 3 ）和細懸浮粒子（PM2.5），這些污染物對人類健康和環境都有重大影響。在城市和工業化地區，NO x 的污染尤其嚴重，不僅對人類健康構成威脅，還能對生態系統，包括植物-授粉者互動產生負面影響。 氮氧化物對環境的影響包括酸雨形成、水體優養化、土壤酸化以及生物多樣性的減少。此外，NO x 在降低空氣品質方面扮演著關鍵角色，對於促進城市霧霾和臭氧層破壞有直接作用。 以動物為授粉媒介的植物有非常多種。為了完成傳宗接代，這些植物可說是費盡心機：有些散放香氣、有些模擬昆蟲。而散放香氣的植物，許多是合成萜類（terpene）。 由於萜類會被氮氧化物氧化，這使得科學家們想到：從工業革命開始後大氣中就有愈來愈多的氮氧化物，會不會對昆蟲的嗅覺造成什麼影響呢？ 因為氮氧化物（NO x ）主要在夜間積聚於大氣中，而這種情況對於夜間活動的授粉者，如蛾，影響更為顯著。於是科學家們以一種夜間開花的 Oenothera pallida 與它的授粉者 Hyles lineata （一種蛾）為模型，進行了許多研究。 首先，研究團隊對花香進行不同氧化處理，包括未處理花香、經NO 3 降解的花香、不散發花香的人造花等。另外，他們也觀察訪花率和結果果實數量的變化，以評估氧化花香對授粉者訪問行為和植物果實結實的影響。 實驗結果顯示，未處理花香和真實花朵的訪問率沒有顯著差異，而經NO 3 氧化處理的花香訪問率顯著低於未處理花香，且與清潔空氣對照組無顯著差異。未處理的花朵每晚被夜間蛾訪問約兩次，而經氧化處理的花香訪問率下降至每晚0.57次，訪問率下降了70％，這導致了果實結實量的減少。 這些結果意味著，氧化花香對授粉者的訪問行為和植物果實結實有顯著影響，進一步強調了氮氧化物對生態系統中植物-授粉者互動的重要性。 接著，研究團隊進行了花香敏感度的實驗，包括使用合成花香模擬氧化過程，並透過化學方程式和實驗設置來研究NO 3 對花香的分解過程和影響。 研究團隊發現蛾對花香中的單萜烯等化合物具有敏感度，特別對cis-b-ocimene和b-pinene等單萜烯敏感。蛾...

圖片來源：維基百科   理解生態系統如何對環境變化做出反應是重要的，因為從過去的經驗得知，我們對生態的理解往往不夠全面。從「食物鏈」到「食物網」，我們逐漸理解生態系統的複雜，但仍然遠遠不夠。 透過瞭解哪些因素促進或妨礙生物多樣性的持續，我們可以更好地保護生態系統並制定有效的保育策略。透過研究，我們能夠理解生物群落的穩定性與它們結構特性之間的關係，從而更全面地理解生物多樣性的維持機制。 最近的研究探討了實驗性植物-授粉者社群中物種的時間持續性與互動網絡結構之間的關聯。研究團隊開發了一個基於結構主義的模型，透過對12個獨立社群進行六年的高解析度研究，確認了那些在實地擁有更持續性的授粉者物種，理論上能夠承受更廣泛的環境變化。 他們發現，植物-授粉者互動網絡的結構對物種的時間持久性有重要影響。網絡中物種的連接方式（例如，專家與通才物種的比例）和網絡的整體結構（例如，是否形成巢狀結構）決定了物種對環境變化的抵抗力。網絡結構穩定且多樣化的社區能夠更好地維持物種的時間持久性，因為它們提供了更多的緩衝和適應環境變化的機會。 舉例來說，如果一個社群中有許多專家授粉者（只對特定植物授粉，如某些蜂鳥），以及能夠適應多種植物的通才授粉者（可以授粉給多種不同植物的授粉者，如蜜蜂），這種多樣性可以在某些植物或授粉者因環境變化而減少時提供緩衝。此外，如果授粉者與植物之間的互動形成了巢狀結構，即不同物種之間存在重疊的授粉關係，這樣的網絡更能抵抗物種單一消失對整體社群的衝擊。 更持續性的授粉者物種，通常是那些能夠適應多樣環境條件和食物來源的物種。這些物種在其所在的生態系統中扮演著關鍵角色，因為它們的存在增加了整個系統的穩定性和抵抗力，使其更能夠應對環境變化和擾動。 如果一個社群中主要是專家授粉者，則該社群對特定植物和環境條件高度專化。這可能導致該社群對環境變化特別敏感，因為專家授粉者和其對應植物之間的相互依賴關係極為緊密。如果這些特定植物因環境變化而減少或消失，專家授粉者可能無法適應其他植物，導致整個社群的穩定性受到威脅。 具體哪些物種屬於持續性物種，則需要依據各個研究地點的具體情況和數據來分析。例如，一些野生蜜蜂物種因其能夠授粉給多種植物而在許多生態系統中顯示出較高的持續性。它們能夠適應不同的環境條件和食物來源，使生態系統在面對環境變化時更具有彈性。 研究團隊發現，持續性...

  野生堇菜。 圖片來源： 維基百科 過去這些年，或許是因為棲息地減少、都市化程度增加、全球暖化、極端氣候、農藥使用等原因，許多研究都提到昆蟲的數量減少。一項研究發現，昆蟲種類的整體數量每年約下降0.3%。這個數字雖然看似不高，但它指出了包括常見物種在內的顯著損失，並暗示某些稀有物種的處境可能更為嚴峻（van Klink et. al., 2023）。而2020年的一項綜合分析，涵蓋了166項研究，估計全球昆蟲族群平均每年下降約0.9%。這項分析顯示昆蟲數量的下降是不均勻的，即使在相同的環境中，下降的速度也各不相同（van Klink et. al., 2020）。 當然，在這些消失的昆蟲中，也包括了授粉者（pollinators），其中最嚴重的大概就是蜜蜂了。在美國，蜂蟎（varroa destructor mites）可能是主要的原因，在2022-2023之間造成了40.7%至56.0%的蜂群損失。 授粉者的減少，對植物會造成什麼樣的影響呢？最近的一個研究提供了答案。 研究團隊研究了巴黎地區四個自然群落的野生堇菜（ Viola arvensis ，為一年生植物，具有混合交配系統，自交兼容），分別於1990年代和2000年代在巴黎盆地的農田中採樣，2021年再次採樣。 每個族群的32個F0植物從葉片中萃取DNA並使用微衛星標記進行基因分型，進行分析以評估遺傳多樣性和自交率的變化。另外，研究團隊還測量了各種形態特徵，包括花冠長度、唇瓣寬度、距長和萼片長度、開花日期、花數、花蜜量和植株的素質特徵。研究團隊也透過比較有無傳粉者情況下的種子產量，評估了繁殖特徵。 另外，研究團隊也把F1植物暴露於商業熊蜂巢穴，以評估傳粉者的偏好。 結果發現，根據11個微衛星標記，祖先和後代人口在等位基因豐富度或遺傳多樣性上沒有顯著差異，除了其中一個地點略有減少。但是，研究團隊觀察到除了一個地點以外，所有地點的自交率均有一致的增加，平均增加27%。 雖然產生種子的能力並未受到影響，但研究團隊發現這些野生堇菜的花朵的花冠變得更小、更不明顯，花蜜產量減少，而這些造成了它對熊蜂吸引力降低。 授粉者的減少可能導致授粉大幅下降，這對野生植物多樣性的維護、更廣泛的生態系統穩定性、作物生產、糧食安全和人類福祉有著重大的負面生態和經濟影響。甚至有報導指出，全球授粉者...

  大丁黃。 圖片來源 雙翅目（Diptera）的昆蟲包括了蚊、蠅、蚊滋（fungus gnat，眼蕈蚊總科昆蟲的總稱），向來都被當成有害的昆蟲，大家恨不得把它們全部消滅。可是這些昆蟲蠻多也是重要的授粉者，比方說蒼蠅會幫芒果授粉，而北方小澤蘭也靠 蚊子幫忙授粉 ，並因此演化出了發出「人味」的機制。 最近（2023）日本的研究發現，蚊滋也是重要的授粉者。他們偏愛衛矛屬（ Euonymus ）的中開紅花並發出類似優格氣味的花的種類。 研究者觀察了美國、日本與台灣共十一種衛矛屬植物，其中有五種開紅色的花，六種開白色、淺綠色、黃綠色的花。他們分析所有造訪這些植物的昆蟲身上的花粉，分析這些花粉屬於什麼種類的植物。 結果發現：蚊滋特別喜歡紅色的花！由於蚊滋其實看不到紅色，所以研究者又做了許多分析，發現蚊滋真的是偏愛紅色的花。而氣味的分析也顯示了，蚊滋喜歡發出優格氣味的花。 更有意思的是，研究者發現如大丁黃（ Euonymus laxiflorus ）這種植物，幾乎是完全靠蚊滋授粉，且他們也呈現了所謂的「授粉者症候群」（pollinator syndrome），也就是發展出了完全適應其授粉者的性狀。大丁黃開紅色的花、發出優格的氣味，且具有短短的雄蕊，這些都是為了蚊滋發展出來的。 生態系是很複雜的，我們討厭的雙翅目，對許多植物卻很重要呢！ 參考文獻： Ko Mochizuki, Tomoko Okamoto, Kai-Hsiu Chen, Chun-Neng Wang, Matthew Evans, Andrea T Kramer, Atsushi Kawakita. Adaptation to pollination by fungus gnats underlies the evolution of pollination syndrome in the genus Euonymus. Annals of Botany, 2023; DOI: 10.1093/aob/mcad081

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...