是什么导致墨西哥跳豆跳跃?纽约州立大学宾汉姆顿大学的最新研究结果表明,墨西哥跳豆内部的幼虫对不同波长的光敏感,在不同颜色下跳跃活动增加。这种行为可能作为对极端温度的生存机制。然而,如果它们的宿主‘豆子’受到伤害,幼虫就会努力逃避压力源。
墨西哥跳豆,通常被作为新奇产品在旅游景点购买,其实是被小白蛾的幼虫接管的种子。当幼虫撞击种子的内壁时,就产生了跳跃的动作。
宾汉姆顿大学生物科学的助理研究教授林赛·斯威尔克解释说:“当种子从灌木上掉到地面时,里面的蛾幼虫必须应对遇到的任何温度。地面在阳光直射下可能会非常热,而小幼虫只能忍受一定程度的热量——因此,它们跳开。”
这些寄宿蛾幼虫的种子是一种称为“扩展结构”的概念的一部分,该概念指的是生物体作为其解剖结构的一部分所利用的结构,但并不是自己创造的(类似于寄居蟹的壳)。对于墨西哥跳豆而言,种子就是幼虫的这种扩展结构。
关于墨西哥跳豆及其对环境压力源反应的研究有限。为了获得更多关于这些幼虫的见解,斯威尔克及其团队设计了两个特定的实验。
在发表在行为过程上的一项研究中,研究人员考察了不同颜色的光如何影响幼虫的运动。斯威尔克的学生(费斯·萨默斯、安伯·塔斯克、卡桑德拉·普格利西、安妮·黄和安德烈斯·罗霍)提出颜色变化可能作为幼虫避免极端高温的“早期警报系统”。团队测试了幼虫在不同光条件(红、紫、绿,以白光作为基线)下的移动能力,并测量了有多少光能够穿透种子壁到达幼虫。尽管只有不到1%的光线实际通过,但幼虫在红光下表现出更多的运动,而在紫光下则运动较少,展示了视觉光谱的对比。
斯威尔克指出:“幼虫以某种方式感知到这些差异。我们不确定这是因为微小温度变化,还是极其敏感的光感受器。但它们似乎在利用光线提示来调整它们的行为,可能因为这些特定的光照条件与不同的环境相关联。红光和白光通常出现在日间,而绿光和紫光在森林树冠下或黎明与黄昏时更为常见。”
在环境对跳跃行为影响的基础上,斯威尔克及其学生研究了一个有趣的平衡。幼虫可以使用丝线修复其宿主种子的损伤,但这种能力可能会影响它们跳跃和逃避高温的能力。在发表在昆虫行为杂志上的后续研究中,她的学生(安娜·普尔特尔、杰西·安德森、丽贝卡·弗格森、康拉德·尤斯基维茨、迈克尔·李和梅根·李)假设用丝线修复会产生成本,可能会降低幼虫对高温的跳跃反应。
研究人员对两组幼虫进行了实验——一组有损坏的种子壁可以修复,另一组则有损坏的墙壁但无法进行修复。对照组则没有任何损坏。两个受损组在高温下的跳跃均减弱,而对照组则适当反应并移动开。
根据斯威尔克的说法,这表明损伤本身妨碍了幼虫的运动,而不是丝线生产的成本。外部损伤可能模仿捕食,可以断开将幼虫固定在种子内部的丝线,限制了它们启动跳跃或摇动动作的能力。
斯威尔克表示:“这些幼虫对温度变化极为敏感。有趣的是,我们观察到它们利用微妙的线索来调整其对热量的行为,但额外的压力源,如捕食者的尝试,可能进一步妨碍它们对温度的反应。”
斯威尔克认为,这项研究可能对全球昆虫产生广泛的影响。
她指出:“温度反应至关重要。随着气候变化,了解动物如何感知迫在眉睫的热应激以及是什么限制了它们的适应措施是必要的。墨西哥跳豆幼虫的见解可能有助于了解其他移动能力有限的昆虫如何在其栖息地应对热应激。”