上海恒遠(yuǎn)報(bào)道：來自昆蟲的持續(xù)壓力迫使植物創(chuàng)新：生產(chǎn)新的化學(xué)物質(zhì)來保護(hù)自己。根據(jù)巴拿馬史密森熱帶研究所巴羅科羅拉多島研究站的研究結(jié)果，這是對熱帶多樣性的zui新和zui好的解釋。該研究發(fā)表在Science 雜志上。
熱帶雨林比地球上任何地方樹種都多。例如，厄瓜多爾一片橄欖球場大小的森林（1公頃）包含655個(gè)樹種，超過了美國和加拿大的總和。如此高的多樣性使科學(xué)家們困惑了200多年，因?yàn)閷τ谌绱硕嗟奈锓N來說，它們必須有稍微不同的生態(tài)位——或者不同的謀生方式。如果它們太相似，那么zui有效的物種就會(huì)消滅其他物種。然而，由于所有的植物都需要光、水和營養(yǎng)，很難想象有這么多獨(dú)特的方式來劃分這些資源。
這項(xiàng)研究的作者提出一個(gè)新觀點(diǎn)，認(rèn)為是以植物為食的昆蟲促進(jìn)了如此高的多樣性。在進(jìn)化軍備競賽中，饑餓的昆蟲逃避植物的化學(xué)防御，迫使植物不斷地想出新的防御化學(xué)物質(zhì)來保護(hù)它們的葉子。
“植物不能躲避敵人，因此它們進(jìn)化出一套防止被吃掉的策略，”文章的共同作者史密森熱帶研究所副研究員，猶他大學(xué)教授Phyllis Coley說。“zui有效的方法之一是生產(chǎn)出味道不好或有毒的化學(xué)物質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)，在我們的研究中，平均約45%的葉子重量由保護(hù)性化學(xué)物質(zhì)組成。”
在昆蟲較少的季節(jié)，植物也通過展開新葉來保護(hù)自己；他們招募好斗的螞蟻?zhàn)鳛樽o(hù)體，或用毛或刺蓋住樹葉。每種植物zui后都有一套獨(dú)特的防御系統(tǒng)。美國國家科學(xué)基金會(huì)支持的這項(xiàng)研究表明，樹苗生長會(huì)減慢，當(dāng)他們的鄰居有相似的防御，被同樣的昆蟲吃掉。
具有不同于鄰居防御特性的幼樹具有生長和生存優(yōu)勢。如果沒有一個(gè)物種能夠統(tǒng)治森林，這就導(dǎo)致了一個(gè)由許多不同物種組成的森林，這些物種在防御能力上是不同的，因此在攻擊它們的昆蟲中也是不同的。
研究小組把他們的研究重點(diǎn)放在了九個(gè)樹種上，它們都屬于同一個(gè)叫印加（Inga ）的類群或?qū)�。因�(yàn)橛〖尤~含有超多化學(xué)物質(zhì)，土著人使用印加種子來治療從頭痛到關(guān)節(jié)炎的所有疾病。與可可和咖啡同種的印加豆樹能提供樹蔭和柴火，它們的長而硬的豆莢中含有包裹在美味果肉中的豆子，因此它們也被稱為冰淇淋豆。
研究小組還利用了世界上研究得zui好的一塊熱帶地域，以了解為什么九種不同的印加樹在一個(gè)地方生長。在科羅拉多巴羅島的史密森尼森林地理區(qū)，自1980年以來，每五年都會(huì)繪制、識(shí)別和測量一個(gè)人拇指（大于一厘米）以上的所有樹木。除了注意到這九種印加屬植物自衛(wèi)的所有方式外，研究小組成員還收集了600多種以植物為食的活躍昆蟲。
“我們發(fā)現(xiàn)吃印加葉的大多數(shù)昆蟲都是毛蟲，” 猶他大學(xué)博士研究生和該研究的第一作者Dale Forrister說。“由于該區(qū)域的毛蟲沒有可以識(shí)別的特點(diǎn)，我們對以樹為食的600多種昆蟲的線粒體基因細(xì)胞色素氧化酶的DNA進(jìn)行了測序。DNA條形碼告訴我們，這9種印加樹上有55種不同的昆蟲。”
“我們的研究結(jié)果表明，在幼樹期，作為熱帶森林樹木的一個(gè)重要發(fā)育瓶頸，葉片取食昆蟲的壓力是樹木多樣性的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，因此，對于維持熱帶多樣性是至關(guān)重要的，”Forrister說。
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