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多才多艺的白蚁(1)
http://www.100md.com 2017年9月15日 《百科知识》2017年第18期
     尽管蚂蚁、蜜蜂等社会性昆虫早在7000万年前就生活在地球上了,但白蚁才是群落生活最古老的缔造者。化石证据表明,白蚁的历史可以追溯到距今1亿多年前的白垩纪,有人甚至认为白蚁有2.5亿年的生存历史。

    人们总认为白蚁是蚂蚁一类的生物,因为表面上看它们不仅长得有些相像,而且都是营社会性生活的小昆虫,但白蚁和蚂蚁的亲缘关系其实比较远。蚂蚁是膜翅目昆虫,其有翅个体前翅明显大于后翅;而白蚁的有翅个体前、后翅大体相等,原来被列为等翅目。在进化史上,蚂蚁与蜜蜂较亲,而白蚁则与蟑螂相近,所以白蚁2007年被划入蟑螂家族,构成蜚蠊目下一个新科——白蚁科。

    白蚁种类繁多,主要分布在热带和温带。它们除了有复杂非凡的社群关系和强盛的繁殖能力外,还有不同凡响的建筑才华和种植技术,并且与一种原生动物有着奇特的共生关系,它们是杰出的美食家、园艺家和建筑家。

    古怪的美食家

    在纳米比亚纳米布沙漠边缘广袤的荒漠地带中,为什么会密布着许多直径5米左右、寸草不生、犹如天女散花一般的“仙女圈”?这是长久以来人们无法解开的谜团。直到2013年,德国科学家诺贝特·于尔根斯才发现,这是大部分时间在地下过着隐秘生活的白蚁的杰作。这里的白蚁以野草为食,由于其外骨骼比蚂蚁的更柔软,脱水的风险极大,因此它们不敢离开潮湿的地下庇护所,只在巢穴附近采食野草,这样就使得附近的裸露沙地越来越大,形成了“仙女圈”。

    白蚁是古怪的美食家、严格的素食主义者。它们把很多生物并不喜欢的木材、真菌和半腐烂的枝叶当美食,营养物质主要来源于纤维素和木质素。大部分动物无法直接消化吸收纤维素,但白蚁有此本事,因为它们有一位好盟友——披发虫。纤维素是地球上分布最广、最多的有机物,白蚁只要带上披发虫,几乎无论走到哪里,都有享受不尽的美食。白蚁只需嚼碎树枝草茎等富含纤维素的物质并吞入腹中,消化工作则由披发虫负责。

    披发虫是一种鞭毛蟲,属于单细胞原生动物。白蚁体内的披发虫数量特别多,占到其体重的三分之一。白蚁深谙待客之道,其肠道是披发虫梦寐以求的栖身之所,这里不仅安全、温暖、舒适,而且有披发虫喜欢的缺氧环境,更有源源不断的食物供应。披发虫就像兔的盲肠中或鹿的瘤胃中的微生物一样,利用能消化木质纤维的酶,将纤维素转变为可被白蚁直接吸收利用的葡萄糖。鹿和其他反刍动物,在利用完微生物之后就将它们杀死消化,并把它们也当作富含蛋白质的营养丰富的食物,而白蚁不会“卸磨杀驴”,它们与披发虫是真正的共生关系。

    如果没有披发虫,白蚁的好日子就到了尽头。有人做过实验,用40℃的温度处理白蚁,其肠道内的披发虫就会死亡,而白蚁还活着,并能继续吃植物枝叶,但是,由于没有披发虫的帮助,它们不能将其消化吸收,因此,白蚁即使吞下一大堆食物却仍然被活活饿死。这就是白蚁善待披发虫的原因。

    白蚁肠道中的披发虫并非与生俱来的,而是老白蚁给小白蚁的最好礼物,常常由老白蚁将它们混合在食物中馈赠给小白蚁,这种礼物代代相传。所以,只要是同一种白蚁,不管它们生活在地球的哪一个角落,他们的肠道内都共生着同一种披发虫。原始的白蚁是如何生活的?披发虫又是如何进入白蚁的肠道内并与之共生的?迄今仍然是一个未解之谜。

    古老的园艺家

    并非所有的白蚁都以木头草茎为生,有些白蚁无法消化纤维素,不能从树木和野草中直接获取营养,但它们自有生存之道。有的白蚁饲养家畜——常见的是一些被称为白蚁友的甲虫,这种甲虫能分泌出白蚁喜爱的富含脂肪的美味。另一些白蚁则利用植物的枝叶种植真菌,然后以更加可口的真菌为食。

    在非洲和亚洲的赤道地区耕耘农业的白蚁,有点类似于蚂蚁中的农业专家切叶蚁。虽然没有切叶蚁那么响亮的名声,但白蚁是更古老的园艺家。其工蚁建造土堆,并在土堆深处修建迷宫般的真菌菌圃。一切准备就绪后,工蚁就沿着长长的觅食隧道到土堆外面去咀嚼树木和草根,但无需消化其中的木质素和纤维素,回来时,它们的肠道里装满了咬碎的野草和木头。它们将排泄物用于建造菌圃、种植菌类,菌圃中的真菌能够利用酶消化排泄物中的纤维素和木质素。工蚁们通过打开或关闭通风口,精心调节着菌圃内部的温度和湿度,并控制着二氧化碳的含量,使菌圃内的环境非常适宜于真菌生长。它们还会耐心地将被污染的培养基连同杂菌一起从菌圃中清除干净。在工蚁们的细心呵护下,巢穴中的真菌快速生长并形成子实体。子实体肉质肥美,营养丰富,工蚁们及时采收,除了自己享用外,还用以喂养白蚁群中的其他成员。白蚁和真菌构成了一种美妙的共栖关系,它们相互依存、共同获益。真菌就像是外部的胃一样帮助白蚁消化食物,而白蚁则在封闭的菌圃中给予真菌最好的庇护。

    鸡枞菌是一种香味浓郁、味道鲜美的野生菌,常常在夏秋季生长在山地之中,其假根与黑翅土白蚁的地下巢穴相连。成都市农林科学院的园艺家开展“蚁菌共生、助农增收”的农业科研,利用白蚁来人工培育鸡枞菌,让白蚁长期给人类打工,收到了良好的经济效益。

    有人认为稀树草原上纤维素、木质素中的碳元素有90%是由白蚁和它们培育的真菌放归到食物链中的。因为干旱的沙漠中其他微生物很少,因此,白蚁是沙漠生态系统中重要的分解者,是它们支撑起了脆弱的沙漠生态系统,推动了生态系统的物质循环,可以这样说,如果没有白蚁,沙漠生态系统就可能崩溃。

    白蚁这位园艺家不仅养活了自己,而且为其他动物提供了富含蛋白质和宝贵水分的美味。白蚁是大耳狐、土豚和许多鸟类的美食。非洲大耳狐的食物中90%是草白蚁,它们的大耳朵有利于听到白蚁在沙下的声响。外形原始、神秘怪异的土豚用前肢的利爪掘地三尺,挖掘并品尝隐藏在其中的白蚁。很多鸟类天生会搭便车,在土豚掘土时就守候在一旁,啄食土豚遗漏的白蚁。

    古朴的建筑家

    白蚁不仅在吃的方面有自己的高招,而且在住的方面也表现出卓越的才华,它们是动物界中最古朴的建筑大师。

    最著名的蚁巢为热带草原上那些高达六七米的“白蚁丘”,虽然这些建筑没有豪华的外表、华美的装饰,但是对于身长只有几毫米的白蚁工蚁来说,这些“摩天大楼”堪称自然界的建筑奇观。白蚁的巢穴无论是建在地上还是地下,都既美观精妙,又坚固实用,可供数百万只白蚁栖息,巢中有产卵室、育婴室、通风管、粮仓以及四通八达的隧道等复杂结构。 (秦自民)
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