鳳蝶毛蟲(chóng)的獨(dú)特生存策略

精美無(wú)比的鳳蝶(左為金裳鳳蝶、右上為美鳳蝶,右下為柑橘鳳蝶)
鳳蝶(鳳蝶科 Papilionidae)是昆蟲(chóng)中一類(lèi)較為美麗的蝴蝶,它們個(gè)頭較大、顏色艷麗、體態(tài)優(yōu)美,獨(dú)特的斑紋讓它們飛行在空中特別惹眼,是人類(lèi)比較喜愛(ài)的一類(lèi)蝴蝶。據(jù)統(tǒng)計(jì),全世界共有550多種鳳蝶,其蹤跡幾乎遍布全球。如中國(guó)著名的梁祝中描繪的美鳳蝶、橘子樹(shù)林中常見(jiàn)的柑橘鳳蝶,以及西雙版納夏季金光閃閃的金裳鳳蝶,還有市場(chǎng)上經(jīng)常用來(lái)做標(biāo)本出售的很多大蝴蝶大多屬于鳳蝶。
鳳蝶為什么如此美麗?而且敢于在如此兇險(xiǎn)的叢林生活中翩翩起舞呢?它的一生是如何煉成的?這得益于鳳蝶高超的用毒之術(shù),特別是幼蟲(chóng)階段的獨(dú)特生存策略。我們今天就來(lái)講講鳳蝶的那些“毒招”,以及其背后的秘密。
No 1. 聚食物之毒在體內(nèi),警示敵人
鳳蝶之華麗在于成蟲(chóng),存活卻在于幼蟲(chóng)階段。幼蟲(chóng)階段由于持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),而且爬行能力較弱,因此相對(duì)脆弱。鳳蝶幼蟲(chóng)雖然也稱之為“毛毛蟲(chóng)”,但大多都是光滑無(wú)毛的家伙,與我們腦海里的“毛毛蟲(chóng)”的樣子并不一致,鳳蝶幼蟲(chóng)也不靠毒毛來(lái)保護(hù)自己,而是另有高招。
鳳蝶的幼蟲(chóng)食性很獨(dú)特,其寄主多為蕓香科、馬兜鈴科、樟科及傘形花科的植物,如柑橘鳳蝶幼蟲(chóng)喜歡吃橘子和花椒葉,金鳳蝶喜歡吃茴香,金裳鳳蝶喜歡吃馬兜鈴等等。幼蟲(chóng)通過(guò)這些獨(dú)特的食物,獲得奇怪的味道或毒素,以增強(qiáng)自身的防御能力,免遭天敵毒手。
一些較為“囂張”,毒素較強(qiáng)的毛蟲(chóng),因?yàn)閺氖澄镏蝎@得了超強(qiáng)的庇體毒物,因此也舍棄了含蓄的生活方式。他們不再躲躲藏藏,而是明目張膽地在葉子表面進(jìn)食,“警示”對(duì)手,說(shuō)“老資有毒,你最好別惹老資!”科學(xué)上稱之為警戒色(aposematism),比如以馬兜鈴為食的這一類(lèi)鳳蝶就是這種選手。

如版納的納補(bǔ)鳳蝶幼蟲(chóng) Papilio noblei,群居在葉子正面,看起來(lái)相當(dāng)恐怖(劉景欣攝影)
No 2. 擬態(tài)小蛇,頭吐蛇信
鳳蝶的幼蟲(chóng)還有另外一個(gè)著名的特征就是擬態(tài)或者偽裝,它們可以偽裝為“蛇”或者偽裝為“鳥(niǎo)糞”,如柑橘鳳蝶,它剛出生時(shí)候,外表像極了鳥(niǎo)屎。等它逐步長(zhǎng)大之后,它不僅具有蛇一樣的假眼睛,而且在脖子處,具有一對(duì)腺體,在遇到危險(xiǎn)的時(shí)候,突然起頭,噴出“蛇信”,而且釋放怪異的味道,以恐嚇對(duì)手。

鳳蝶Papilio lowis幼蟲(chóng)小時(shí)候擬態(tài)鳥(niǎo)屎(Pinterest圖)

柑橘鳳蝶幼蟲(chóng)遇到危險(xiǎn)時(shí)候會(huì)擠出腺體,很像蛇吐出信子(圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò))
No 3. 多變蟲(chóng)身,多變的策略
除了有毒、發(fā)臭、假眼、吐信裝蛇之外,鳳蝶的幼蟲(chóng)還有多變的自保策略。以橘子或花椒樹(shù)上最常見(jiàn)的柑橘鳳蝶為例。
柑橘鳳蝶幼蟲(chóng)體態(tài)變化多端,剛剛生出的前四個(gè)階段,體色黑黃白相間,形態(tài)如鳥(niǎo)糞,通過(guò)模擬鳥(niǎo)屎而減少鳥(niǎo)類(lèi)等天敵的攻擊;到了五齡之后,隨著身體長(zhǎng)大,以及體內(nèi)激素的降低,幼蟲(chóng)體色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色,將自己隱藏(crypsis )在綠色的葉子之中,成了隱蔽山林的高仕。一旦遇到敵手,就會(huì)亮出武器,假裝小蛇,吐信噴毒氣,以嚇退對(duì)手??芍^自然界的善變大師。

柑橘鳳蝶的各齡期幼蟲(chóng)形態(tài):A. 剛孵化取食卵殼的一齡幼蟲(chóng);B. 伸出臭角的二齡幼蟲(chóng);C. 三齡幼蟲(chóng);D. 四齡幼蟲(chóng);E. 伸出臭角的五齡幼蟲(chóng);F, G. 五齡幼蟲(chóng);H. 剛蛻皮(上)與老熟(下)的五齡幼蟲(chóng)。(圖片來(lái)源:宜蘭大學(xué)生物資源學(xué)刊)
No 4. 鳳蝶一生的斗爭(zhēng)歷史
通過(guò)以上一些故事,我們大致了解了鳳蝶幼蟲(chóng)階段的用毒策略,那么整個(gè)鳳蝶的的一生中它怎么實(shí)現(xiàn)萬(wàn)無(wú)一失的自保策略呢?這些策略又是如何演變,如何進(jìn)化而來(lái)的呢?這才是這篇文章想給大家講述的重點(diǎn)和傳達(dá)的內(nèi)容。
以上一些關(guān)于鳳蝶防御的基礎(chǔ)知識(shí),易于理解。然而,蝴蝶屬于完全變態(tài)的昆蟲(chóng),它的一生要經(jīng)歷完全不同的四個(gè)生活階段,卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)。在幼蟲(chóng)階段,又需要多次蛻皮,有的高達(dá)七八齡,生活史相當(dāng)復(fù)雜。如下圖中則麗鳳蝶,其一生的形態(tài)和顏色變遷,比魔術(shù)師還魔術(shù)師。

擇麗鳳蝶 (Papilio zelicaon)的生活史(卵、新生兒、L1, L2, L3, L4, L5世代、預(yù)蛹、蛹、雄性成蟲(chóng)、交尾、產(chǎn)卵)
在此,我們要拋出一個(gè)有趣的科學(xué)問(wèn)題:在鳳蝶進(jìn)化過(guò)程中,每個(gè)階段的進(jìn)化關(guān)系是否是一致的呢?大自然用了什么樣的代碼和秘密來(lái)控制它們的發(fā)育和進(jìn)化?
現(xiàn)代科學(xué)或者生態(tài)學(xué)、博物學(xué)(natural history),早已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)非常復(fù)雜的階段,這個(gè)問(wèn)題就是其中最常見(jiàn)的科學(xué)問(wèn)題之一。只有具備了相當(dāng)?shù)谋尘爸R(shí),我們才能理解當(dāng)今科學(xué)家到底在研究和思考一些什么東西。鳳蝶科昆蟲(chóng)從毛毛蟲(chóng)到蝴蝶這一復(fù)雜的發(fā)育過(guò)程,生活史進(jìn)化歷程是否是恒一的?這樣的問(wèn)題通常難以理解,比較抽象,且相互關(guān)聯(lián)在一起,只有具備了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)知識(shí),才便于理解?,F(xiàn)代科學(xué)與公眾知識(shí)間的巨大鴻溝,是我們現(xiàn)在開(kāi)展科普與自然教育的巨大鴻溝。然而一旦進(jìn)入這種進(jìn)化理解思維,對(duì)大自然的認(rèn)知就會(huì)進(jìn)入到一個(gè)新的世界,異常精彩。言歸正傳,我們來(lái)談?wù)劽x(chóng)一生中變幻莫測(cè)的防御策略。
前文中,我們已經(jīng)講述了鳳蝶毛毛蟲(chóng)慣用的三種防御策略:偽裝、隱蔽與警戒(masquerade, crypsis, and aposematism )。印度科學(xué)家利用64種鳳蝶幼蟲(chóng)以及相關(guān)寄主的數(shù)據(jù),做了一個(gè)有趣的分析,研究不同的鳳蝶是如何選擇防御策略的。
研究發(fā)現(xiàn):第一階段,在毛毛蟲(chóng)小時(shí)候有的是警戒色(橘紅色),有的是隱蔽色(綠色),有的是偽裝(藍(lán)色),從系統(tǒng)樹(shù)可知道,偽裝和隱蔽色均是由警戒色進(jìn)化而來(lái)的。(如下圖所示)

不同低齡毛毛蟲(chóng)系統(tǒng)關(guān)系及其防御策略(橘紅色是警戒色,綠色是隱蔽色,藍(lán)色是偽裝)
第二階段,隨著小毛毛蟲(chóng)的長(zhǎng)大,其運(yùn)動(dòng)能力加劇,豐滿多汁的毛毛蟲(chóng),體色和形態(tài)也發(fā)生了變化,有的甚至是翻天覆地的變化。如下圖右上角的這一類(lèi)鳳蝶,不少逐步從偽裝轉(zhuǎn)變成了隱蔽色,選擇了隱藏自我的低調(diào)生活。從末齡幼蟲(chóng)的系統(tǒng)樹(shù),可知偽裝可以進(jìn)化成為隱蔽色。(如下圖所示)

不同末齡(長(zhǎng)大后)毛毛蟲(chóng)系統(tǒng)關(guān)系及其防御策略(橘紅色是警戒色,綠色是隱蔽色,藍(lán)色是偽裝)
第三階段,當(dāng)毛毛蟲(chóng)已經(jīng)儲(chǔ)藏了足夠的能量,化蛹的時(shí)候,毛蟲(chóng)幾乎喪失了取食和運(yùn)動(dòng)能力,這個(gè)時(shí)候,神奇的事情發(fā)生了。幾乎所有的蛹都蛻去毛蟲(chóng)時(shí)候的囂張(艷麗的警戒色),而變成了低調(diào)的隱蔽綠色,隱藏在樹(shù)葉之中,以免被天敵發(fā)現(xiàn)。結(jié)合上面和下面的系統(tǒng)樹(shù),我們可知,從毛蟲(chóng)到蛹的發(fā)育過(guò)程中,警戒色演化成為了隱蔽色。

不同鳳蝶蝶蛹系統(tǒng)關(guān)系及其防御策略(綠色是隱蔽色)
為什么,鳳蝶幼蟲(chóng)從出生到長(zhǎng)大到化蛹成蝶會(huì)發(fā)生這種奇妙的防御策略轉(zhuǎn)變呢?
印度科學(xué)家,分析了末齡毛毛蟲(chóng)的防御色彩,發(fā)現(xiàn)原來(lái)末齡毛蟲(chóng)的色彩與食物的毒性和背景色有關(guān)系。長(zhǎng)大的毛毛蟲(chóng),若以稀疏有毒的植物為食,那就傾向于警戒色;若以濃密無(wú)毒的植物為食,那就傾向于隱蔽色;而且在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中, 表現(xiàn)出一種“隱蔽與偽裝”和“警戒”之間相互轉(zhuǎn)變的歷史過(guò)程。

不同末齡毛毛蟲(chóng)防御策略與植物毒性和背景色間的系統(tǒng)關(guān)系 (內(nèi)圍點(diǎn)表示食物資源:黃色是有毒稀疏的植物,黑色是濃密無(wú)毒的植物)(外圍點(diǎn)表示末齡毛蟲(chóng)防御策略:橘紅色是警戒色,綠色是隱蔽色,藍(lán)色是偽裝)(字體顏色表示植物分布:紫色是溫帶植物,藍(lán)色是熱帶植物,黑色是溫帶和熱帶均有分布的植物)
鳳蝶斗爭(zhēng)的哲學(xué)
綜合描述上面這個(gè)毛蟲(chóng) 防御策略的生態(tài)與進(jìn)化過(guò)程,就好比道家所謂的“陰陽(yáng)”變化。
當(dāng)植物進(jìn)化出猛烈的毒素的時(shí)候,它就會(huì)減少葉片含量,形成稀疏有毒的生態(tài)環(huán)境;無(wú)毒的植物,往往會(huì)長(zhǎng)出很多葉片,形成枝繁葉茂的生態(tài)環(huán)境。兩種環(huán)境對(duì)于鳳蝶幼蟲(chóng)是兩種不同的選擇。
鳳蝶幼蟲(chóng)孵化之初,具有多種策略,隱蔽、偽裝和警戒都可以選擇。在它的運(yùn)動(dòng)能力較弱的時(shí)候,選擇警戒色無(wú)疑是一種明智的策略。且鳳蝶幼蟲(chóng)以此類(lèi)植物為食,便會(huì)選擇富集毒素,以警戒色警示鳥(niǎo)類(lèi)等視力較好的天敵;

鳳蝶生態(tài)與進(jìn)化之間的相互關(guān)系就像陰陽(yáng)系統(tǒng)一樣循環(huán)(橘紅色是警戒色,綠色是隱蔽色,藍(lán)色是偽裝)
隨著毛毛蟲(chóng)的長(zhǎng)大,它的運(yùn)動(dòng)能力大大增強(qiáng),這個(gè)時(shí)候它也成長(zhǎng)為一條肥美的肉肉,要么選擇繼續(xù)強(qiáng)化警戒能力,通過(guò)食物富集更多的毒素,增強(qiáng)恐嚇能力;要么選擇一條新的道路,蛻去警戒的驚艷色彩,選擇綠色的隱蔽色,做一條低調(diào)的毛毛蟲(chóng),以免受敵人之害;
當(dāng)毛毛蟲(chóng)化蛹之時(shí),蛹幾乎失去了運(yùn)動(dòng)避敵的能力。這個(gè)時(shí)候,隱蔽于茂密的樹(shù)叢中,一動(dòng)不動(dòng)的乖乖呆著,方為最佳策略。
鳳蝶的發(fā)育、環(huán)境適應(yīng)與進(jìn)化,就好比兩股力量,在這復(fù)雜的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中,形成一個(gè)動(dòng)態(tài)演化格局,如“陰陽(yáng)兩股力量”,統(tǒng)一、對(duì)立和互換,形成大自然的法則:道生一,一生二,二生三,三生萬(wàn)物。
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