蝴蝶幼蟲的命運(yùn)取決于是誰第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了它——是它的螞蟻朋友還是螞蟻敵人。
20多年前,我還是一名生物學(xué)研究生,在墨西哥海沿海平原的圣瑪塔火山山脈附近做生態(tài)環(huán)境研究。圣瑪塔火山是一座不活躍的火山,高1750米,位于韋拉克魯斯市東南方向160千米處?;鹕叫逼碌貛У囊黄淮蟮乃闪忠鹆宋业呐d趣。
毛蟲們都跑到哪里去了?
在這片熱帶地區(qū)工作的頭一個(gè)月里,我著手揭秘蜆蝶的生命歷程。很快,我就掌握了有關(guān)這種蝴蝶的許多詳細(xì)資料。它們生活在群落之中,雌蝶將卵產(chǎn)在一種巴豆植物的葉子上,這種巴豆植物在這兒隨處可見,密集處能將地面完全遮蓋住。
那天我的運(yùn)氣非常好,一下子就發(fā)現(xiàn)了幾只蜆蝶幼蟲——毛蟲。但是,我的運(yùn)氣很快就被風(fēng)刮走了。我再也沒有發(fā)現(xiàn)蜆蝶毛蟲,連一個(gè)繭蛹也沒找到,只找到幾棵被蟲子咬過的巴豆植物,它們顯然是被成熟毛蟲啃噬的。毛蟲們都跑到哪里去了呢?
整個(gè)白天,我用手和膝在崎嶇不平的地面上爬行,期望能找到大個(gè)毛蟲,但一無所獲。我有些泄氣,于是決定進(jìn)行蝴蝶的人工孵化。我的實(shí)驗(yàn)室兼住所是一座茅草房。我將一個(gè)三明治塑料盒改造成了育蟲室。在我的精心呵護(hù)下,蝴蝶的綠色幼蟲最終長成又大又肥的毛蟲。它們?cè)谏L期間一共蛻了六次皮。在第二次蛻皮后,我發(fā)現(xiàn)毛蟲開始從位于尾部附近的兩個(gè)孔口里分泌液體,同時(shí)在頭部附近長出一對(duì)能有規(guī)律地伸縮的觸須一樣的器官。此外,一對(duì)類似葉片的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)凸起于毛蟲的頭部之上,不時(shí)地發(fā)生顫動(dòng)。當(dāng)時(shí)我還不清楚這些器官究竟起何作用。室內(nèi)試驗(yàn)至少證明,小蟲子能順利長成大蟲子。那為何我在野外找不到它們呢?
一天,我坐在一棵圓木上吃午飯,一邊吃一邊琢磨:毛蟲為何會(huì)神秘消失?我的思路突然被一陣窸窸窣窣的聲音打斷,聲音來自離我不遠(yuǎn)的一棵巴豆上。我立刻趴到地上,手腳并用地悄悄靠近這棵植物。順著聲音找過去,我驚訝地發(fā)現(xiàn),一只成熟的大毛蟲正在啃噬葉子。這個(gè)胖乎乎的家伙與我在實(shí)驗(yàn)室里培育出來的是同一個(gè)種類。
在這只毛蟲的周圍簇?fù)碇鴰讉€(gè)紅黑色的大螞蟻。我想伸手去拯救這只陷于危境的毛蟲,卻發(fā)現(xiàn)螞蟻并沒有攻擊毛蟲的意思,而毛蟲也安然自得地嚼咬著它的食物。螞蟻不時(shí)地用觸角觸碰毛蟲,而毛蟲則伸伸觸須,這時(shí)螞蟻便爬到它的背上,吸吮從它的背部分泌出來的液體。
吃飽喝足后,毛蟲順著巴豆的枝干朝下緩緩爬行,不一會(huì)兒便爬進(jìn)巴豆植株下面的一個(gè)地下洞穴內(nèi),而我以前從未發(fā)現(xiàn)這一秘密。螞蟻緊跟在毛蟲后面,有些螞蟻干脆就騎在它的背上。當(dāng)毛蟲進(jìn)入洞穴后。螞蟻就用泥粒將洞口堵死。一切都消失得無影無蹤,地面上看不出任何毛蟲曾活動(dòng)過的跡象。我按捺住激動(dòng)的心情,迅速檢查了附近的巴豆,發(fā)現(xiàn)幾乎每一棵巴豆下面都有一個(gè)地下洞穴,里面住著1-3只毛蟲,而且都是大毛蟲。與它們住在一起的還有螞蟻,有些洞穴里面甚至還有蝶蛹。我終于弄明白了毛蟲神秘消失的原因,它完全出乎我的意料。
此后數(shù)年中我一直在觀察蜆蝶、毛蟲和螞蟻,但再也沒有在白天看見毛蟲出現(xiàn)在地面上,看來它們只是在晚上才從隱藏的地方出來活動(dòng)。
毛蟲分泌的蜜露是螞蟻的最愛
在隨后的研究中,我主要集中在晚上觀察毛蟲和它們的螞蟻保鏢。晚上,我給手電筒蒙上紅色的玻璃紙,因?yàn)槲覔?dān)心昆蟲會(huì)把手電筒射出來的白光錯(cuò)當(dāng)成黎明時(shí)的曙光,從而影響其活動(dòng)。
當(dāng)夜幕完全遮蔽大地后,我就帶著照相機(jī)、三腳架、手電筒等工具潛入森林中,即使是電閃雷鳴、大雨滂沱也未能阻止我的行動(dòng)。我的神秘活動(dòng)引起了當(dāng)?shù)赜〉诎踩说暮闷?,因?yàn)樗麄円话阍谕砩鲜遣怀鰜砘顒?dòng)的,他們甚至懷疑我在偷偷摸摸地搜尋過去西班牙人埋藏的財(cái)寶。
通過幾年來的研究,我完全弄清了蜆蝶的生命歷程和習(xí)性。蜆蝶可能是目前已知最復(fù)雜的蝴蝶種類之一。蜆蝶的個(gè)頭不大,色彩斑斕,翅膀上長有褐、橙、白和黑色斑紋。成蟲大部分時(shí)間都在離地面1至2米的空中飛來飛去,或者展開翅膀貼附在葉子上,充分享受陽光的沐浴。在晴好的天氣里,蜆蝶特別喜歡在下午活動(dòng),在落日余暉的映襯下,它們相互追逐于花叢中。
蜆蝶成蟲主要以巴豆的花蜜為食,這種植物在這里有廣泛分布。蜆蝶以小群體形式活動(dòng),一個(gè)群體包含8~50只蝴蝶,主要集中在陽光充足的山嶺地帶以及附近的幾個(gè)印第安村落。
雌蟲將卵產(chǎn)在巴豆葉子的背面,孵化出的不起眼的小小綠色幼蟲藏在葉子下面,一天到晚不停地啃噬葉子。幼蟲孵化期為8~10天。幼蟲孵化出來不久就長出一個(gè)特別的器官,主要用來召喚螞蟻伙伴。毛蟲后尾附近生有一對(duì)腺體,能分泌一種叫“蜜露”的甜蜜分泌物,是螞蟻?zhàn)類鄢缘奶鹗场R粚?duì)類似觸須的器官位于頭部附近,能釋放一種氣味芬芳的氣體化學(xué)信息素,專用來召喚螞蟻。頭部凸起的葉片結(jié)構(gòu)還可以振動(dòng),發(fā)出微弱的咔嚓聲,這種聲音人耳聽不到,但在一定距離內(nèi)的其他昆蟲可以感覺到。
毛蟲是螞蟻牧放的“奶?!?/p>
在蜆蝶幼蟲蛻皮后不久,其頭部的特化器官就開始發(fā)揮作用,吸引螞蟻保鏢。充當(dāng)保鏢的螞蟻是一種叫木蟻的螞蟻,它們因經(jīng)常在圓木、籬笆樁和房柱上做窩而得名。這種螞蟻遍布于墨西哥和中美洲的熱帶森林中。一到夜晚,木蟻便出來四處游蕩,尋找甜東西吃,蜆蝶幼蟲的蜜露成為它們的最愛。
一只木蟻在晚上覓食時(shí)遇到一只毛蟲,它用它的觸角刺激毛蟲的蜜露腺附近部位,毛蟲便分泌出_小滴濕乎乎的液體。螞蟻迫不及待地吸吮這種甜甜的蜜液。不消幾分鐘,其他螞蟻也紛紛趕來,大家一起分享這種似乎永遠(yuǎn)也淌不完的美食。木蟻絕不會(huì)傷害毛蟲。進(jìn)餐30分鐘后,螞蟻離開毛蟲,來到巴豆植株下面,圍著其根部挖一道淺淺的環(huán)形洞穴。螞蟻分批輪流干活,通常會(huì)花費(fèi)數(shù)小時(shí),大約在黎明前完工。這種環(huán)形洞穴深25~5.0厘米。完工后,螞蟻們?cè)萍诿x四周,不斷地用觸角刺碰毛蟲,驅(qū)使其朝下緩緩爬行。毛蟲發(fā)現(xiàn)下面的地下洞穴并爬了進(jìn)去,這時(shí)一些螞蟻也跟著毛蟲爬進(jìn)洞里,外面的螞蟻則迅速地用先前挖出來的泥粒將洞口封堵好。從某種意義上說,毛蟲就是螞蟻捕獲的“奶牛”,螞蟻把“奶牛”趕進(jìn)自己建造的“圍欄”內(nèi),關(guān)上門,“奶?!本统闪怂鼈兊乃饺素?cái)產(chǎn)。
黃昏7點(diǎn)左右,洞口處的泥粒被推開,螞蟻爬了出來,但毛蟲仍留在洞內(nèi)。螞蟻在巴豆葉子上來回奔走,似乎是在尋找潛在的敵人。為了驗(yàn)證這一猜測(cè),我把幾只蜘蛛放在巴豆植株上,結(jié)果發(fā)現(xiàn)螞蟻立即蜂擁而上,用強(qiáng)健的下顎死死咬住蜘蛛,并從腹部噴射蟻酸,這種酸性液體聞起來有股醋味。最后,它們將蜘蛛尸體運(yùn)到地面,拋棄在遠(yuǎn)離巴豆植株的地方。
巡邏十分鐘后,螞蟻返回地下“牛欄”,用觸角使勁刺碰毛蟲,將其趕出“牛欄”。在“牧牛人”的引領(lǐng)下,毛蟲沿著巴豆植株莖干朝上爬,最后落腳在頂部附近的嫩葉上,開始進(jìn)食。
整個(gè)晚上,毛蟲都在不停地咀嚼食物,螞蟻則始終陪伴左右,在巴豆植株上爬來爬去地巡邏,偶爾停下來吸一口蜜露。毛蟲不時(shí)地發(fā)射信息素并振動(dòng)葉片結(jié)構(gòu),使螞蟻更加躁動(dòng)不安和警覺。黎明前,螞蟻驅(qū)趕著它們的“奶?!弊呦掳投怪仓辏M(jìn)入地下“牛欄”。入口處再次被封死。無論是“奶?!边€是“牧牛人”,呆在“畜欄”內(nèi)都非常安全。
在整個(gè)夏秋季節(jié),這種“放牧”方式很少改變或中斷,即使暴雨傾盆也難以阻止它們的行動(dòng)。地下“牛欄”通常都建在非常利于排水的斜坡地帶,因此很少被洪水淹沒。
毛蟲差不多需要發(fā)育兩個(gè)月,然后就像所有的蝴蝶和蛾的毛蟲一樣進(jìn)入化蛹階段。與蛾毛蟲不同的是,蜆蝶毛蟲并不將自己封閉在繭內(nèi)。而是把腹部貼在靜物上,皮膚顯示出新的結(jié)構(gòu)形式——蛹。最后,昆蟲世界最令人驚奇的事情發(fā)生了:卑微的毛蟲變幻成美麗的蝴蝶。
蜆蝶的變態(tài)期一般需要11天,此時(shí)螞蟻仍呆在地下巢穴內(nèi),直到9天后,在蜆蝶破殼兩天前它們才會(huì)離去,這時(shí)蜆蝶已基本成型,信息素腺孔萎縮。螞蟻離開時(shí)會(huì)將洞口敞開,蜆蝶蛻去蛹皮后,爬出黑暗的地下洞穴,進(jìn)入陽光明媚的松林。待皮膚干透后,蜆蝶扇動(dòng)稚嫩的翅膀開始練習(xí)飛翔,度過長達(dá)一個(gè)月的生命最輝煌時(shí)期。此時(shí),它可能已忘記為其提供保護(hù)的螞蟻保鏢。螞蟻和毛蟲之間的共生關(guān)系
有兩個(gè)問題我一直沒有搞清楚:如果將毛蟲與螞蟻分開會(huì)發(fā)生什么情況?螞蟻和毛蟲之間的這種共生關(guān)系能讓彼此獲益嗎?
實(shí)驗(yàn)可以解答以上問題。首先,我小心翼翼地打開一個(gè)地下“牛欄”,把螞蟻一個(gè)個(gè)拿出來,將速干顏料涂在它們的背上。我一共掘開五個(gè)地下巢穴。給不同洞穴里的螞蟻涂上不同的顏料。三天后,我發(fā)現(xiàn)所有涂了顏料的螞蟻要么被沒涂顏料的螞蟻替換了,要么就爬到別的巢穴去了??磥?,螞蟻是輪流擔(dān)任警衛(wèi)任務(wù),替換下來的螞蟻一部分回到地下巢穴。一部分去巡視領(lǐng)地。蟻巢離“牛欄”一般有10多米遠(yuǎn)。工蟻外出覓食時(shí)專門搜尋各種液體食物,如花蜜等,毛蟲分泌的蜜露只是其食物來源之一。木蟻的“放牧”行為是它們?cè)谂c毛蟲交往過程中進(jìn)化出來的一種?;匦?。
在接下來的試驗(yàn)中,我將螞蟻從巴豆植株上摘下來,并在巴豆四周放上網(wǎng)籠以阻止螞蟻靠近。與“牧牛人”分離后,毛蟲不再返回地下巢穴,而是一天到晚都呆在葉子上斷斷續(xù)續(xù)地啃噬著。可見,毛蟲每天晚上爬上爬下完全是受螞蟻的驅(qū)使。
之后,我又將幾只毛蟲放在巴豆植株上。由于沒有木蟻為其提供保護(hù),毛蟲不斷遭到一種大個(gè)頭的淡紅色螞蟻的攻擊,這種螞蟻分布很廣,渾身遍布茸毛和棘刺,生性兇猛,貪得無厭,印第安人為其取名“強(qiáng)盜”。人們經(jīng)??匆娺@種螞蟻攜帶各種昆蟲獵物急匆匆地返回其建在樹上的巢穴。
我對(duì)這種螞蟻的了解始于幾天前,當(dāng)時(shí)我正倚靠在一棵橡樹上,拇指忽然被什么東西蜇了一下,一陣鉆心的刺痛由手指?jìng)鞅槿?。手指麻木了?4個(gè)小時(shí),腫脹了兩天。由此可以想象這種傷害對(duì)一只毛蟲意味著什么。后來我觀察到,毛蟲被蜇后僅需數(shù)分鐘便會(huì)出現(xiàn)大面積的肌體組織潰爛。
顯而易見,木蟻與蜆蝶之間是一種互利關(guān)系:蜆蝶毛蟲為木蟻提供可口的甜食;作為回報(bào),木蟻為毛蟲提供安全保護(hù)。生物學(xué)家將這種對(duì)雙方有利的共生關(guān)系稱為“互利共生”。
人類也是維持蜆蝶生命循環(huán)的重要因素
在較冷的冬季和初春季節(jié),木蟻和毛蟲的活動(dòng)會(huì)多少發(fā)生一些變化。在11月到來年4月之間,夜間溫度降到10℃左右,蜆蝶無法再飛,漸漸死去。此時(shí),螞蟻會(huì)在“牛欄”里挖一個(gè)垂直隧道,將“牛欄”加深12~15厘米,這樣可以提高對(duì)冷空氣的隔離度。隨著天氣越來越冷,毛蟲和木蟻會(huì)變得越來越懶惰,“放牧”時(shí)間也越來越短。在非常寒冷時(shí),毛蟲不再走出“牛欄”。這時(shí),毛蟲由于新陳代謝變慢,完全依賴儲(chǔ)存營養(yǎng)維持生存,幼蟲期大大延長。
隨著春季的到來,氣溫不斷升高,旱季開始了,大部分灌木叢迅速枯萎、變干,這時(shí)人類就成為維持蜆蝶生命循環(huán)的一個(gè)重要因素。一到這個(gè)季節(jié),當(dāng)?shù)厝司脱刂迓涓浇乃闪中綊伻龌鸱N。松葉和干死的灌木叢成為最好的引火物,火勢(shì)沿著山脊迅速向下蔓延。當(dāng)?shù)厝嗣磕甓家阋淮螣幕顒?dòng),目的是清除地面上的雜草,讓新草迅速長出來,為他們的牲口提供飼料。
到4月中旬或下旬,蜆蝶毛蟲棲息的所有地方都被大火燒遍,但由于此前木蟻已將“牛欄”加深,所以山火對(duì)它們幾乎毫發(fā)無損。大火過后,它們?cè)谝估镒叱鰜?,尋找新的食源地。越冬毛蟲因食物缺乏而被延后的化蛹期重新開啟。山火過后僅12天,所有毛蟲都變成了蛹。在兩周多一點(diǎn)的時(shí)間里,在4月下旬或5月上旬,新一代蜆蝶便飛上了藍(lán)天。
蜆蝶一旦長出翅膀,交配期很快就來臨了。接著,雌蝶開始在剛從燒焦地面上抽出的巴豆嫩枝上產(chǎn)卵。我發(fā)現(xiàn),雌蝶會(huì)本能地避免將卵產(chǎn)在較大、較長的多毛葉上,因?yàn)閯偝錾挠紫x可能無法穿透其毛茸茸的葉面,很可能會(huì)被餓死。當(dāng)?shù)厝说拇杭緹暮屯樀羞x擇地產(chǎn)卵是確保蜆蝶種群穩(wěn)定和生存的兩個(gè)關(guān)鍵因素。隨著產(chǎn)卵結(jié)束,蜆蝶的一個(gè)生命循環(huán)也就結(jié)束了。
我發(fā)現(xiàn),蜆蝶似乎只在靠近印第安人村莊的一小片松林生活和繁殖。它們?yōu)槭裁床辉趧e處生活呢?這或許是因?yàn)樗鼈兣c木蟻之間有一個(gè)共存協(xié)議,如果這個(gè)協(xié)議被打破,毫無疑問,蜆蝶就會(huì)立即走向滅絕。