蟻蜂跟螞蟻很像,雌性蟻蜂的外形就像覆蓋著密集絨毛的大型螞蟻,絨毛的顏色各異,有黃、橙、紅、白、黑等多種顏色。在大多數蟻蜂物種中,雄性往往其貌不揚。它們與長有鮮豔絨毛的雌性差別很大,甚至很難分辨出哪只雄性與哪只雌性是一對。圖為一隻薊絨蟻蜂。
不同的蟻蜂物種已經演化出了相互模仿的能力。通過在外觀上模擬鄰近的其他蟻蜂,這些獨居的動物找到了一種提高數量優勢的方法。不明就裡的掠食者可能會嘗試捕食蟻蜂,但很快它就會嘗到苦頭,並且記住蟻蜂的顏色,保證下次不會犯同樣的錯誤。
蟻蜂還有一個大殺招——讓你無比疼痛的蟄刺。只有雌性蟻蜂具有螯針。這是因為,螯針其實是一種特化的產卵器官,稱為產卵管。螯針非常靈活,長度接近蟻蜂體長的一半。蟻蜂蟄刺時產生的毒液其實毒性很低,然而,毒性的不足被極端的蟄痛彌補了。
一隻發現於納米布沙漠的不知名蟻蜂
一種學名為Dasymutill aoccidentalis的蟻蜂,發現於美國南卡羅來納州
一種學名為Hoplomutilla opima的蟻蜂,發現於特立尼達島
一種學名為Dasymutill amagnifica的蟻蜂,發現於美國德克薩斯州
發現於美國加利福尼亞州的一種蟻蜂,學名為Sphaeropthalmaarota
科學家希望能弄清楚蜥蜴是否會捕食蟻蜂
蟻蜂的頭部特寫
蟻蜂的外形和味道令人害怕,它們還會發出短促的聲音,有時還會蜇人
一隻雌性蟻蜂靠近宿主昆蟲的巢穴
一隻發現於猶他州圖埃勒的蟻蜂
一隻發現於馬達加斯加的不知名蟻蜂(任天)
北京時間11月12日消息,在美國新墨西哥州一片乾燥的開闊地上,一隻飢腸轆轆的蜥蜴發現一隻顏色鮮豔、毛絨絨的昆蟲正在沙土上急速爬行。晚餐終於有著落了,蜥蜴這麼盤算著。它迅速衝了過去,伸出舌頭將昆蟲卷進嘴裡。不過它馬上就會發現,這隻小蟲子實在是難以下咽。蜥蜴轉動著嘴裡的蟲子,尋找適合咀嚼的角度,卻發現無從下口。與此同時,這隻昆蟲開始發出短促的嘎吱聲,並用螯針刺入蜥蜴的口腔。大事不妙,蜥蜴馬上就將它吐了出來。還在發出嘎吱聲的昆蟲毫髮無損地離開了,留給蜥蜴的是難以忍受的刺痛和一口惡臭。
這隻頑強的小蟲子其實是一隻雌性蟻蜂,它所具有的防禦手段是雄性同類,以及其他許多昆蟲都無法比擬的。那麼問題來了,是怎樣可怕的掠食者迫使它們演化出如此多的防禦手段呢?而且,如果它們受到來自掠食者如此嚴重的威脅,那為什麼要呈現如此鮮豔的體色呢?讓我們先來認識一下蟻蜂。
蟻蜂跟螞蟻很像,其英文velvet ant直譯過來便是「天鵝絨螞蟻」。雌性蟻蜂的外形就像覆蓋著密集絨毛的大型螞蟻,絨毛的顏色各異,有黃、橙、紅、白、黑等多種顏色。在大多數蟻蜂物種中,雄性往往其貌不揚。它們與長有鮮豔絨毛的雌性差別很大,甚至很難分辨出哪只雄性與哪只雌性是一對。
在面對掠食者的時候,雄性蟻蜂具有明顯的優勢,它們長有翅膀,只需要飛走躲避即可。相比之下,雌性蟻蜂不僅只能在地面活動,而且外形十分顯眼。鮮豔的絨毛似乎很容易招來危險,但這實際就像大黃蜂的黃黑條紋一樣,能起到警告掠食者的作用。而且,雌性蟻蜂還將「警戒色」這種防禦策略上升到了全新的高度。不同的蟻蜂物種已經演化出了相互模仿的能力。通過在外觀上模擬鄰近的其他蟻蜂,這些獨居的動物找到了一種提高數量優勢的方法。不明就裡的掠食者可能會嘗試捕食蟻蜂,但很快它就會嘗到苦頭,並且記住蟻蜂的顏色,保證下次不會犯同樣的錯誤。通過相同的外觀信號,不同的蟻蜂物種獲得了同樣的保護。
北美洲的蟻蜂中,顏色擬態現象極為常見。在2015年發表的一項研究中,科學家根據顏色、絨毛密度和分布地點的相似性,將300多種蟻蜂劃分為少得可憐的8個擬態組群。這其中,有的蟻蜂呈銀色光澤,絨毛柔和,主要分布在炎熱沙漠地區;有的蟻蜂呈紅褐色,頭部絨毛稀少,主要分布在落基山脈以東地區。不過,這種警戒色僅僅是蟻蜂「武器庫」的一小部分,它們還會結合聲音和化學信號來驅退掠食者。
當蟻蜂察覺到威脅來臨的時候,它會開始發出短促的尖鳴聲。這種聲音來自蟻蜂腹部不同部位的移動和摩擦,可以在距離掠食者還比較遠的時候,就告誡對方不要靠近。不過,有時候蟻蜂會在無意中被掠食者吃到嘴裡之後才開始發出這種聲音。按美國亞利桑那州西南生物研究所昆蟲學家賈斯汀·施密特(JustinSchmidt)的說法,這種情況對掠食者來說,可能有點像一隻「迷你手提鑽」在它的嘴裡不停地發出震動聲。當掠食者覺得這種感覺十分不適的時候,它就會把嘴巴張開,蟻蜂也就能順利逃脫。
除了發出尖鳴聲之外,蟻蜂還可以通過釋放臭味來趕跑掠食者。它們具有發達的腺體,能分泌出難聞的「信息素」:能操縱另一物種行為的化學物質。特別地,蟻蜂能分泌酮類物質,這種物質常被螞蟻用作警告作用的外激素。這其實也講得通,蟻蜂經常會遇到螞蟻,它們可能演化出了特殊的信息素來驅退螞蟻。施密特及其同事曾經將螞蟻描述為蟻蜂的「主要潛在掠食者」。
在實驗中,浸泡過一種這類酮類物質的小旗子就能在工蟻中引發警戒行為。同樣的旗子還能促使紅火蟻四散逃離,直到酮類物質蒸發乾淨。類似的,當紅火蟻的蜜露中摻入了少量這些酮類物質後,工蟻的攝食量也會減少。因此可以這麼說,蟻蜂看起來可怕,聽起來可怕,聞起來也可怕。事實上,它們還非常靈活和強壯。
在發表於1977年的一項研究中,施密特和他的博士導師穆雷·布倫(Murray Blum)將選定的掠食者擺在了蟻蜂的面前,包括螞蟻、蜘蛛、螳螂、蜥蜴、鳥類和沙鼠。當受到幾隻紅火蟻攻擊的時候,蟻蜂利用強壯有力的腿將紅火蟻從身上迅速地刮下來;而如果同時受到眾多螞蟻的襲擊,蟻蜂會一邊快速地刮掉螞蟻,一邊趕緊逃跑。施密特和布倫反覆地用手指追逐蟻蜂,並估算它們能以0.5千米的時速奔逃。
施密特稱,它們之所以能達到這樣的速度,是因為有一些特定肌肉的存在。在有翅膀的雄性蟻蜂身上,這些肌肉控制著飛行;而在雌性蟻蜂身上,這些肌肉使它們的腿更加強壯。施密特補充說,雌性蟻蜂的腿部肌肉如此強壯,以致於它能在掠食者的嘴裡撐開一條出路。你或許會認為,像蜥蜴這樣體型較大的動物可以輕而易舉地咬碎蟻蜂,但實際情況是,蟻蜂遠比它看上去的強壯得多。
蟻蜂具有堅硬、光滑的圓形外骨骼軀體,這使它們免於被咬碎的厄運。施密特和布倫對蟻蜂的承受能力進行了計算,認為成功碾碎一隻蟻蜂的力量大約相當於碾碎蜜蜂工蜂所需力量的11倍,是碾碎鍬形甲蟲所需力量的接近兩倍。可以想見,當昆蟲愛好者試圖將死去的蟻蜂用大頭釘固定時,他們會經常失手,因為大頭釘會滑落下來扎到他們自己的手指。
施密特的實驗顯示,蟻蜂的堅固外骨骼可以保護它們免受蜘蛛的襲擊,後者會嘗試將毒液注入它們體內。如果以上這些手段都沒有奏效的話,蟻蜂還有一個大殺招——讓你無比疼痛的蟄刺。只有雌性蟻蜂具有螯針。這是因為,螯針其實是一種特化的產卵器官,稱為產卵管。螯針非常靈活,長度接近蟻蜂體長的一半。蟻蜂蟄刺時產生的毒液其實毒性很低,與其他活躍的有毒昆蟲,如黃蜂、螞蟻和蜜蜂相比,這種毒液的化學活性幾乎是最低的。然而,毒性的不足被極端的蟄痛彌補了——施密特對此可以親身作證。
2015年,施密特獲得了「搞笑諾貝爾獎」,以獎勵他「充滿痛苦地建立了『施密特疼痛指數』,對人體感覺不同昆蟲蟄刺時的疼痛程度進行了評估」。在1984年發表的一項研究中,施密特將昆蟲蟄刺帶來的疼痛感按從1到4進行分級,4級是最為痛苦的。施密特親身體驗了數百種昆蟲的蟄刺,建立起了「施密特疼痛指數」,顯然他對蟻蜂的能力十分了解。
在蟻蜂物種中,有一個屬的種類尤其令人痛苦。Dasymutilla屬的蟻蜂有時被稱為「母牛殺手」,儘管這並不符合事實,因為它們的蟄刺其實沒什麼危害——不考慮疼痛的話。施密特將該屬物種的疼痛指數定為2到3之間。他後來形容一種學名為Dasymutilla klugii的蟻蜂能帶來「強烈的灼燒感」,同時「各種不同的反應」持續了5到30分鐘。考慮到雄性蟻蜂不具有螯針,因此不會蜇人,但它們還是找到了一種偽裝的方式。
與許多蟻蜂研究者不同,美國圖埃勒猶他州立大學的約瑟夫·威爾森(Joseph Wilson)從未被雌性蟻蜂蟄過,而是被雄性蟻蜂蟄過。 「當你抓起它們的時候,它們會激烈地用生殖器的突起部位蜇你,」威爾森說,「感覺就像小針頭在刺入你的手指。」這種偽裝的蟄刺可能足以迷惑掠食者,使其放開雄性蟻蜂。「通常情況下,這種偽裝蟄刺不會太疼,但如果你毫無準備的話可能就會嚇一跳,」威爾森說道。顯然,蟻蜂不是一種好惹的昆蟲。
不過,要想確定它們所要抵禦的天敵卻並不容易。蜥蜴在很早以前就是最可能的嫌疑者。它們活動的時間和分布地點與蟻蜂相同,而且也會捕食類似蟻蜂的其他昆蟲。20世紀80年代,兩位生物學家對美國南部的環頸蜥的食譜進行了研究,發現在兩隻雌性環頸蜥的胃裡面出現了蟻蜂。石龍子和青蛙偶爾也會捕食蟻蜂,但這樣的報告很少。威爾森說:「有一些情況下會有潛在的掠食者會捕食蟻蜂,但總體而言,我們並沒有發現以蟻蜂為常規食物的動物。」
目前,威爾森正試圖查明西部鞭尾蜥是否會以蟻蜂為食。「它們其實沒有任何真正的、有實質意義的掠食者,」施密特說道。施密特在實驗中也未能鑑別出任何蟻蜂的天敵。螞蟻、蜘蛛、蜥蜴和沙鼠等都會攻擊蟻蜂,但蟻蜂幾乎總會安然無恙地逃生。一隻捕鳥蛛和一隻沙鼠各自成功地吃下一隻蟻蜂,但也僅此而已。一些掠食者在一次兩次嘗試之後就放棄了,有的是在被蟄刺之後對蟻蜂敬而遠之,儘管它們習慣於捕食有螯針的黃蜂和有毒螞蟻。
在2001年發表的一項有趣的研究中,科學家將4隻蟻蜂放入養著德克薩斯角蜥的容器裡。這些蜥蜴只吃下了類似收穫蟻——它們通常的食物——的蟻蜂,對其他個體則視而不見。這一結果表明,蟻蜂可能只有在意外的情況下被捕食,掠食者將它們與其他外形相似的螞蟻混淆了。因此,它們那些所謂的防禦策略可能並不是為了應對掠食者而演化出來的。
恰恰相反的是,這些策略可能是為了在雌性蟻蜂產卵的時候起到保護作用。在交配之後,雌性蟻蜂會獨自去尋找一處由獨居黃蜂或蜜蜂建造的地下巢穴。這些昆蟲會將幼蟲和一些食物封閉在巢穴裡,並不再回來。雌性蟻蜂會破洞而入,在裡面產卵。蟻蜂幼蟲孵化出來之後,會以巢穴原主的幼蟲為食。在化蛹並最終完全長成之後,蟻蜂再從巢穴裡鑽出來。施密特稱,這種「寄生性」的生活方式伴隨著一定的風險。「你很難能夠尋找到合適的宿主,後者往往分布得非常分散,」他說,「如果你需要花費數百個小時的時間尋找巢穴,而別的動物看到你,就會想『噢,可口的午餐』,那你就需要有足夠的防禦手段來度過這段時間。」有些蟻蜂並沒有將目標定在那些毫無防禦的巢穴上,而是針對有防衛的社會性胡蜂和蜜蜂的巢。
這些大型蜂巢很有吸引力,因為它們能提供大量的產卵空間;然而攻擊這些巢也更加危險,因此只有少數幾種蟻蜂才會這麼做。其中一種便是Mutilla europaea。這種蟻蜂曾經以熊蜂的巢為目標,並獲得了巨大的成功。在19世紀的記錄中,曾記載一個熊蜂巢中孵化出了更多的蟻蜂,而不是熊蜂。蟻蜂還曾經大肆蹂躪過蜜蜂的巢。今天,我們偶爾還能觀察到Mutilla europaea潛入到一種紙蜂Polistes biglumis的巢中。這是一種社會性的紙蜂,Mutilla europaea到它們的巢裡不是為了產卵,而是為了吃一種令人意想不到的食物。這些蟻蜂會吮吸紙蜂幼蟲的唾液,同時不對後者造成任何的損傷。
義大利都靈大學的瑪利亞·克裡斯蒂娜·洛倫齊(Maria Cristina Lorenzi)說:「幼蟲的唾液營養極為豐富。」洛倫齊發現,一隻M. europaea可以在不被察覺的情況下,偷偷進入紙蜂的巢裡。這得益於蟻蜂外層表面的化學偽裝,上面的某些能引起紙蜂攻擊的化學物質含量很低。如果紙蜂真的對蟻蜂發起攻擊,後者的堅固外骨骼也能起到足夠的保護作用。顯然,像M. europaea這樣的蟻蜂有很好的理由演化出多種防禦策略,以對付它們所針對的昆蟲。
不過,這也無法解釋像顏色擬態和尖鳴聲等策略,這些在這一過程中並沒有什麼作用。這使我們回到了掠食者及其對蟻蜂的威脅這個問題上。「我們認為這隻與動物的捕食行為有關,」威爾森說,「可能存在著某種已經滅絕的掠食者,而這些防禦策略的演化與一些我們無法鑑別出來的掠食者有關,因為這些掠食者已經消失了。」
另一方面,蟻蜂也可能面對著許多種掠食者,它們使用著不同的捕食策略,因此蟻蜂需要演化出多種防禦策略來保護自己。「不同的防禦手段在面對不同掠食者時有更好的效果,」威爾森說。
從這個角度看,也許很少有動物會捕食蟻蜂的原因就在於,它們的防禦策略很有效。演化已經促使它們具有了如此多的防禦手段,使得如今大多數的掠食者選擇了更加容易得手的目標。「它們堪稱生存的大師,」施密特說,「它們實實在在地知道怎麼生存下來,並且每件事都做對了。對我來說,做一隻蟻蜂可能會相當有趣。」還有一個問題。儘管我們對蟻蜂了解了很多,但最為顯而易見的問題卻還沒有答案,那就是,它們為什麼長著這麼多的絨毛?或許我們還要等待一段時間,才能解開這個謎題。(任天)