蝴蝶幼虫模拟蚂蚁声音:潜入蚁巢蹭饭长大

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本文由美国物理联合会授权转载

2014年10月29日 华盛顿 对于很多生物体来说,蚁巢能为它们提供的不仅仅只有蚂蚁。蚁巢的生存环境稳定,安全,资源丰富—在很多方面能为小的生物提供赖以生存的一切条件。当然,前提是你要能够和蚂蚁大军和平共处。

对于数以千计的占用蚁巢的寄生昆虫来说,生存则意味着要找到能够和蚂蚁共同相处的方式—比如模拟蚂蚁释放的用来区分敌友的化学信号等等。意大利都灵大学的一组科学家日前研究了闯入蚁巢的不速之客是如何利用声音作为自我保护的生存方法——即通过模拟蚂蚁的“语言”来满足自己在蚁巢内的需要。

在2014年10月27-31日于印第安纳波利斯Marriott酒店召开的第168届美国声学协会会议中,研究者们将会报道他们关于寄主蚂蚁和一种蚁巢寄生昆虫——Maculinea蝴蝶互动关系的最新研究。这种蝴蝶潜入Myrmica蚂蚁的巢穴,通过模拟蚂蚁的声音蒙蔽宿主,从而在蚁巢里生存成长。

“声音能够传递十分复杂的信息,它不仅被用于工蚁们在蚁巢外的活动交流中,比如觅食的时候,也被用于巢穴中蚂蚁不同等级之间的交流,”意大利都灵大学的领队研究者Francesca Barbero说。“我们的研究目的是要了解蚂蚁的一些社会性寄生昆虫,比如蝴蝶的幼虫是否会干预宿主的交流系统。”

通过几年的研究,Barbero的研究组记录并且分析了包括寄生蝴蝶Maculinea的幼虫和蛹,寄主Myrmica的蚁后以及工蚁所发出的声音。研究人员发现寄生昆虫蝴蝶和宿主蚂蚁的声音信号有类似的模式,通过对蚁巢回放录制的音频信息,他们研究了这些声音信号在蚂蚁的社会群体之间,宿主与寄生物之间所起到的作用。

在2009年发表在《科学》杂志上的早期研究中,Barbero的研究组和英国生态学与水文学中心(The Center for Ecology and Hydrology)以及牛津大学的科学家们共同发现在蚁巢内,蚁后所发出的声音明显不同于工蚁。新的研究结果表明寄生昆虫蝴蝶正是利用了这点。

这种Maculinea蝴蝶也叫做“专性寄生虫”,Barbero说,即它们的生存依赖于其他两类生物。这种蝴蝶首先会将卵产在某种植物的叶子或者花苞上,并以此为食,10到15天后,它们的幼虫会掉在地上,等待Myrmica工蚁将它们抬回蚁巢。

该领域的早期研究表明蝴蝶的毛虫会释放出类似蚂蚁幼虫所释放的化学信号“乞求”工蚁,让工蚁把它们当作自己的幼虫喂养。而且事实上,这些不速之客接受的还是皇家待遇—毛虫们总是被喂养的最早,并且喂养的最多,即使在食物匮乏连蚂蚁真正的幼虫都处于饥饿状态时,毛虫们也享受着优先权。这种特权通常只有蚁后才能享有,科学家们由此推测毛虫们不会仅仅通过模拟幼蚁的“乞讨”做到这点。

为了解开这个谜团,Barbero和他的同事们使用了一种特制的麦克风记录了蚂蚁和毛虫所发出的声音,并在蚁巢内回放了毛虫的声音。通过对比音频信号和分析蚂蚁的反应,他们发现毛虫确实是模拟了蚁后的声音,从而欺骗工蚁将它们放在高于幼蚁的位置优先为它们清洁以及喂食。

与此同时,研究者们对比了两种寄生蝴蝶,一种是以蚁卵为食的捕食型蝴蝶,另一种是需要依靠工蚁喂养的杜鹃型蝴蝶。研究者们发现尽管两种蝴蝶都能发出类似蚁后的声音,杜鹃型蝴蝶所发出的声音能够引起工蚁更为强烈的反应。

“这和它们的生活特点是一致的,”Barbero说,“一旦进入了宿主的巢穴,两类蝴蝶的最大区别是杜鹃型蝴蝶需要获取蚂蚁的信任,被蚂蚁接受认同成为它们中的一员,而捕猎型蝴蝶需要的是潜伏在其中,不被蚂蚁发现。”

科学家们下一步的计划,她说,打算将研究延伸到探索声波在蝴蝶和蚂蚁的互动交流方面所起到的作用。

“我们希望这些发现将会促进对蚁巢内社会性寄生昆虫声音交流方面的研究,”Barbero说,“并希望这些研究最终能让我们对寄生关系的起源,@@和稳定背后的复杂机制有更深层次的了解。”

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