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蚜虫的非传统繁殖方式:不交配也能怀孕

09-06

蚜虫的非传统繁殖方式:不交配也能怀孕

蚜虫也叫腻虫、蜜虫,身长一般在1mm左右,即便是有翅蚜虫长度也不足1cm,但蚜虫却是世界上分布最广、危害最大的害虫之一。不论是小麦、玉米等大田作物,还是苹果、白菜等园艺作物,都是蚜虫喜食的对象。

蚜虫势单力薄,个体对庄稼的危害有限,但庞大的群体数量却给作物安全生产造成不小的威胁。蚜虫在植物上的分布很有规律,常常是群体密密麻麻集中在一起,在黄瓜、玉米等作物上,往往一株上面有密集分布,但在临近植株上却见不到蚜虫身影,这种分布特点与蚜虫体积小,迁徙能力较弱有关,但更重要的原因在于蚜虫独特的生殖方式与生殖能力。

蚜虫是先产卵后孵化还是直接生出蚜虫宝宝?蚜虫繁殖需不需要交配?就这两个问题笔者问过很多经验丰富的老农,在卵生还是胎生的问题上,多半回答是卵生,即产卵然后孵化,持胎生观点的人占少数。在需不需要的通过交配来繁衍后代的问题上,答案很一致:需要,毕竟雌雄交配繁衍生息是动物界再寻常不过的自然现象。

然而,蚜虫的繁殖并不是简单的胎生或卵生所能概括,其繁殖方式远比想象的复杂,甚至会让人觉得有些混乱,但这种复杂甚至混乱背后体现的是蚜虫高超的生存智慧。

一、春天,蚜虫的世界是个女儿国

蚜虫身体娇小脆弱,很难熬过寒冷的冬季,在温带及以北地区,蚜虫是以虫卵形式躲在土壤、树枝、树皮里面越冬,等到春天气温回升之后,这些虫卵就会破壳而出开启生命之旅。由虫卵里孵化出的蚜虫几乎全部是雌性,因此,春天的蚜虫世界堪称女儿国,这些蚜虫有一个专属名字:干母。

繁衍后代对绝大多数动物而言都是比较困难甚至凶险的事情,越是处靠近食物链的顶端,这一点就越明显,但对蚜虫来说就简单多了。干母雌蚜从一孵化出来就具备繁衍下一代的能力,但是在女儿国的世界里没有雄性前来婚配怎么办呢?办法是:自己办!雌蚜凭一己之力就可以扛起繁衍下一代的重任,这种能力叫做孤雌生殖,即不与雄蚜交配雌蚜也能生出下一代。

孤雌生殖的蚜虫

蚜虫是世界上繁殖最快的昆虫,取得这份王者的荣耀,孤雌生殖功不可没,正常情况下蚜虫一年少则繁殖十几代多则三四十代,较高的繁殖频率加上较差的迁徙能力,是蚜虫在短时间就能密密麻麻聚集的重要原因。不过蚜虫的繁殖速度与温度密切相关,只有在连续5天气温稳定高于12℃的时候蚜虫才开始繁殖,在气温相对较低的春天,繁殖速度并不会充分释放潜力,低于16℃的气温条件下,大约需要10天繁殖一代,这一速度让绝大多数生物望尘莫及,但对蚜虫而言还是有些慢了。

除了温度,动物繁殖速度还与食物供应充足与否息息相关,在春季气温还处于较低水平的条件下,自然界的花草树木刚刚开始舒展枝叶,初级生产者所能提供的食物还相对较少,低温下蚜虫的低频生殖特点是适应自然环境的一种方式。

二、娘胎里就怀宝宝的蚜虫

随着气温升高,植物逐渐枝繁叶茂,蚜虫的繁殖速度开始明显加快,在气温达到16-22℃时,蚜虫繁殖速度达到最快,由原来每10天繁殖一代提速到惊人的每4-5天繁殖一代,这个速度甩出绝大多数生物好几条街。在春季和夏季,蚜虫的繁殖方式都是孤雌生殖,而且生出来的蚜虫也基本上全是雌蚜,新生的蚜虫很快就又能繁殖下一代,因此蚜虫群落会在短期内呈现爆发式扩增。

三只母蚜和它们刚诞生的小蚜虫

从速度上看蚜虫对繁殖下一代有点"着急",但对蚜虫来说,还有比这更着急的,那就是"世代重叠",也就是说当蚜虫还在娘胎里的时候,就在肚子里怀上了自己的下一代,世代重叠现象在食物充足、母体营养供给充分的条件下会大量发生。这一特点为原本就一骑绝尘的繁殖速度装上了加速器。有人对棉蚜做过统计,在适宜繁殖的6月到11月,如果一只蚜虫的后代都能存活,在短短5个月时间里,其数量将达到6.7x1020之巨,假设每只蚜虫占地1平方毫米,这些蚜虫排布开来将是我国国土面积的60倍。

孤雌生殖的蚜虫生下来的是蚜虫宝宝不是虫卵,但这种繁殖方式不能被称作胎生,因为在母蚜肚子里的时候,下一代蚜虫并不是待在胎盘里面,而是待在卵里面,提供营养的途径也不是通过脐带而是通过蚜卵内部储存的营养,这种生殖方式叫做"卵胎生"。

蚜虫自身体积小活动能力弱、抵御外界不良自然环境与天敌的能力也比较差,在"适者生存"的自然法则面前,一只蚜虫能生存下来的概率很小,刮风下雨都能使它们从植物体上落入土壤并因为移动迟缓而被饿死,在温度高的时候,蚜虫的共生菌类数量减少,也会导致蚜虫死亡,但蚜虫强大的繁殖能力形成的庞大群体数量弥补了个体生存能力薄弱的不足,为蚜虫这一物种的繁衍生息保留了火种。

捕食蚜虫的瓢虫

三、为什么有的蚜虫长翅膀有的却不长

强大的繁殖能力与较弱的迁徙能力合在一起就会出现一个问题,即活动范围内的食物短缺,如果不能解决食物供给问题,后续出生的蚜虫将面临被饿死的风险。不过靠群体力量得以生存的物种,自然会进化出群体智慧来解决面临的生存危机。

当数量达到一定水平或者出现干旱等状况,造成赖以取食的植物出现生长不良时,蚜虫种群就会启动反应机制,其中一部分蚜虫繁殖的后代会长出翅膀并进行迁飞。蚜虫的聪明之处还在于迁飞的落脚地一般都是与先前不同的植物,这样有利于蚜虫更安全稳定的获取食物。迁飞后的蚜虫,会通过自身强大的繁殖能力重新建立新的王国。

长出翅膀的蚜虫

简单来讲就是食物充足的时候,蚜虫不长翅膀,食物供应出现短缺的时候长出翅膀,这种灵活的调整能力,也是长期进化过程中形成的高超生存智慧。

蚜虫长出翅膀并进行迁徙的现象一般发生在夏初和秋初。不过长出翅膀的蚜虫飞行能力并不强,为了飞行的更远一些,蚜虫会选在起风的时候,借助风力进行迁徙,这也是爬的慢、飞不远的蚜虫能在除南极、北极以外的世界各地广泛分布的重要原因。

成功迁徙的蚜虫会在植物的柔嫩部位短时间内建立自己的庞大部落

四、适时出现的雄蚜

秋天来临之后,预示着树木凋零食物即将出现短缺,天气开始逐渐变冷,不适于蚜虫生存的季节即将到来,为了生存繁衍的需要,蚜虫需要对不良生长环境作出反应。

蚜虫感知这种季节变化的自然信号包括温周期和光周期,具体来说就是入秋之后温度呈现一天天下降的趋势,光照长度则呈现逐渐缩短的趋势,接受到温光变化的信号后,作为应对措施,这时候出生的蚜虫里面就会出现大量的雄性,这些雄蚜在成虫后会与雌蚜进行交尾,交尾的雌蚜生出来的就不再是蚜虫而是虫卵,这些虫卵在外壳的保护下可以抵抗寒冬的考验,在第二年春暖花开的时候,蚜虫又将开始新的生命轮回。

结语

混乱复杂又异常强大的繁殖特点背后体现着蚜虫不同凡响的生存智慧,这使得这一娇小柔弱的物种挺过了两亿八千万年复杂多变的自然变迁,但也给作为人类衣食之源的农业生产带来麻烦,在蚜虫的防治上,从现代工业文明前的草木灰到现在门类丰富的杀虫剂,虽然手段在不断丰富,但是蚜虫始终与作物共存,在给作物安全生产造成麻烦的同时,也说明蚜虫的生存智慧在今天仍有强大生命力。

参考文献:

1、唐平华 , 陈国平,朱明库.《蚜虫防治技术研究进展》《植物保护》[J] .2013 39(2) :5-12.

2、陈其瑚,俞水炎,蚜虫及其防治[M].上海:上海科技出版社,1988.

3、张广学,钟铁森.中国经济昆虫志:同翅目*蚜虫类 (一)[ M] .北京 :科学出版社 , 1983 .25 .

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