我们所厌恶的螨虫,却是小甲虫得胜的助手

科技工作者之家 2019-03-07

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近日,英国剑桥大学的研究人员发现,那些在争夺资源的战斗中不断失利的小甲虫,可以通过与螨虫合作,形成一种互惠互利的跨物种伙伴关系,从而获得相对于大甲虫的竞争优势。相关研究结果发表在《进化快报》上。

在这项研究中,研究人员研究了埋葬虫和在它们背上搭便车的螨虫之间的关系。结果发现,螨虫就像小甲虫身上的一件保暖夹克,当甲虫运动时,螨虫会让它们发热,这使得它们在面对强大的对手时更加具有竞争力。而大甲虫虽然不需要螨虫的帮助就能获得对资源的所有权,但螨虫会与它们的幼虫竞争食物,进而降低了大甲虫的适应能力。

物种之间两者都受益的关系被称为互惠关系,如授粉昆虫和靠它们传粉的开花植物之间的关系。这些关系广泛存在,是维持生物多样性和生态系统功能的关键,但同时也是高度可变的。“当互惠关系的成本开始超过收益时就会破裂。”剑桥大学动物学系博士生、论文第一作者Syuan-Jyun Sun说,“我们想知道物种之间的竞争是否是互惠关系多样性的原因之一。”

在争夺食物或伴侣的过程中,必然会有赢家和输家。剑桥大学的研究人员想测试“失败者”是否更有可能与其他物种建立互惠关系,从而获得相对于更强大的对手的竞争优势。与此同时,对于不需要任何帮助就能赢得战争的“赢家”来说,这种关系不会带来任何好处,甚至可能会变成一种寄生关系。

研究人员用埋葬虫和螨虫的实验来验证这个想法。螨虫是埋葬虫上的良性乘客。甲虫四处飞翔,寻找刚死去的小动物的尸体,比如老鼠和鸟。甲虫和它们身上的螨虫都以尸体为食。然而,甲虫面临着对尸体所有权的激烈竞争,而体型较小的甲虫往往会把领地输给体型较大的竞争对手。那么既然甲虫需要尸体来繁殖,那么小型甲虫是如何繁殖的呢?

Sun说:“我们想知道螨虫是否能在争夺尸体的战斗中帮助这些‘失败者’。”在剑桥大学Rebecca Kilner教授的实验室里,研究人员让两只体型相当的甲虫进行了一场争夺一只老鼠尸体的战斗。其中一只甲虫携带螨虫,另一只不携带。他们用红外热成像技术拍摄了这场战斗,发现携带螨虫的甲虫更热、更有攻击性,因此更有可能获胜。

为了研究这种热效益是如何产生的,研究人员为甲虫建造了一个“健身房”,让它们在定制的跑步机上进行锻炼。甲虫要么携带螨虫,要么携带与螨虫重量相当的替代物,要么什么也不携带。Sun说:“我们发现,体重超标会导致甲虫在运动时产生额外的热量,这种热量会被螨虫捕获,因为螨虫在甲虫身上寄居时会形成保温层。”这些影响在小甲虫身上表现得最为明显,因为相比大甲虫,螨虫覆盖的小甲虫表面积较大。这表明螨虫对小甲虫更有益处。

为了直接验证这一观点,研究人员再次安排两只甲虫竞争一只老鼠尸体。这一次,两只甲虫的体型不同,随后让甲虫在有螨虫和没有螨虫的老鼠尸体上产卵。结果发现,携带螨虫的小甲虫更有可能赢得争夺尸体的战斗。但螨虫会稍微降低甲虫的繁殖成功率,因为它们会与甲虫幼虫争夺腐肉。然而,获得一具用于繁殖的尸体所带来的巨大利益超过了这些小成本。对于体型较小的“失败者”甲虫来说,螨虫是互惠者,因为它们能提高甲虫的适应性。

对于体型较大的甲虫,研究结果有所不同。它们不需要任何帮助就能赢得一具尸体,因此它们与螨虫的联系毫无益处。更糟糕的是,当它们和螨虫一起在尸体上繁殖的时候,其健康状况就会下降。对于较大的“赢家”甲虫,螨虫会降低它们的适应性,彼此之间并不存在互惠关系,而会形成敌对关系。

科界原创  

编译:花花

审稿:阿淼 

责编:张梦

期刊来源:《进化快报》

期刊编号:0014-3820

原文链接:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/uoc-mmg030519.php

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