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互惠互利,生存之道

互惠互利,生存之道

互惠互利,生存之道

“没有任何一个生物是独立存在的。每个生物都直接或间接地跟其他生物有关。”——《共生现象——生物互利关系简介》

“生态网络”——这个词多么有意思!世上所有生物,确实是互有关联、互相依存的,是一个错综复杂的网络。人类又怎样呢?人类自然也是这网络的一部分。只要看看自己的身体,你就不难找着证据。在你的消化管里,有一大群有益的细菌,它们好像一支军队,默默地替你清除有害的细菌,又促进消化,制造人体所需的维生素。而你呢?你就给这些益菌提供食物和有利的生存环境。

在动物界,特别是牛、鹿、羊等反刍动物,也存在着类似的情况。反刍动物的瘤胃(第一个胃),像个小型的生态系统,里面住了无数的细菌、真菌和原生生物。这些微生物利用发酵作用,把纤维素(植物纤维中的碳水化合物)分解,变成各种养分。就算是一些吃纤维素的昆虫,例如甲虫、蟑螂、蠹虫、白蚁和黄蜂,也都要靠细菌来帮助消化食物。

不同类的生物互相合作的现象,称为“共生现象”。“共生”,顾名思义就是“共同生活”。 *汤姆·韦克福德在他的著作《互惠共生》中说:“生物之间相互合作,是所有生物系统发展的基本条件。”既然土壤是许多生物系统的源头,就让我们先来看看土壤吧。

土壤——几乎与生物无异!

圣经说,土地蕴藏着力量。(创世记4:12)这个说法不无道理,因为健康的土壤确实充满生机。土壤提供一个综合的环境,让生物繁殖、成长。不但这样,土壤也蕴含大量的微生物;在1公斤的土壤里,就可能有远超过5000亿个细菌、10亿个真菌和多达5亿个多细胞生物(这些多细胞生物包括飞虫和小爬虫)。这些微生物常常合力工作,分解落叶、动物的排泄物等有机物质,又从中提取氮,把氮转化成植物能够吸收的形态。此外,微生物也把碳转化成二氧化碳和其他化合物,方便植物进行光合作用。

豆科植物,例如苜蓿、红花草、豌豆和大豆,跟细菌的关系就很特别。这些植物会容许细菌“入侵”自己的根!然而,细菌并不会伤害植物,而是会刺激植物的根,使根长出小小的根瘤。然后,细菌就进驻根瘤,继续生长,直至它的体积是原来的40倍左右,变成类菌体。类菌体的工作,是把氮转化成豆科植物能使用的化合物。当然,细菌也从植物那里得到食物作为报酬。

在植物的生长方面,真菌也担任重要的角色。事实上,差不多所有树木、灌木和草,都偷偷地在地下跟真菌“打交道”。像细菌那样,真菌也会“入侵”植物的根,协助植物吸收水分和重要的矿物,例如铁、磷、钾和锌等。由于真菌本身没有叶绿素,不能自行制造食物,所以真菌就从植物那里吸收碳水化合物,以此维持生命。

举个例,真菌对野生兰花来说就很重要。为什么?兰花的种子微小如尘,需要靠真菌帮助才能发芽生长,而兰花长成后,真菌还会继续帮忙,提升兰花细小的根的效能。韦克福德说,真菌“形成一个大而效率高的粮食收集系统,确保兰花得到所需的种种养分。那真菌得到什么好处呢?真菌也许可以从兰花那里得到少量的维生素和氮化合物。虽然如此,兰花却不会任由真菌为所欲为。如果兰花察觉到真菌‘不安于室’,想离开自己那在兰花根部的家、进驻兰花的茎,兰花就会用天然的‘杀菌剂’对付真菌了”。

开花植物除了暗中跟土壤中的微生物“打交道”之外,还光明正大地跟其他生物“做朋友”。请看看以下的例子。

传宗接代

当蜜蜂停在花瓣上时,就开始跟花儿“做朋友”,建立共生关系了。蜜蜂从花儿那里得到花蜜和花粉,而花儿就从蜜蜂那里得到同类花儿的花粉,这样,开花植物就得以传宗接代,繁殖下去了。不过,花儿受粉后,就不会再向蜜蜂供应食物。蜜蜂怎么知道它的“食物供应商”已停止营业了呢?花儿会用各种方法“告知”蜜蜂,例如失去香味、花瓣掉落、改变生长方向或颜色变得黯淡等。花儿的这些改变,可能让我们有点失望,但对辛勤工作的蜜蜂来说,这却是一大“恩惠”。为什么呢?因为这样蜜蜂就可以马上转移目标,到那些仍在“营业”的花儿那里采蜜了。

在一些地方,传授花粉的昆虫(特别是蜜蜂)近年来数目大减。这个趋势令人忧虑,因为有接近百分之70的开花植物都是靠昆虫来传授花粉,而我们的食物中有百分之30也是从蜜蜂授粉的植物而来的。

园子里的蚂蚁

有些蚂蚁也会跟植物“打交道”,彼此互惠共生。植物供应食宿给蚂蚁,而蚂蚁就为植物授粉、播种,协助提供养分,或保护植物,使植物免受草食动物(其他昆虫或哺乳动物)所伤害。在金合欢树那中空的刺里,住着一种蚂蚁。这种蚂蚁不时绕树巡逻,一旦发现对金合欢树有害的藤,就会把藤咬断。金合欢怎样回报“园丁”所提供的一流服务呢?金合欢会分泌蜜汁,让蚂蚁大快朵颐。

此外,有些蚂蚁就以“饲养”昆虫为乐。什么昆虫呢?就是蚜虫。当蚂蚁用触角轻轻扫抹蚜虫时,蚜虫就会分泌蜜露,供蚂蚁享用。论到蚜虫,《共生现象》这本书说:“就像人饲养乳牛,喝挤出来的牛奶,蚂蚁则饲养蚜虫,‘喝’蚜虫的蜜露。不但这样,蚂蚁还会保护蚜虫,免得蚜虫受伤。”正如牧场主人会把牛留在牛舍过夜,蚂蚁也常常在晚上时把蚜虫带回蚁巢,到第二天早上再带它们去另一个“牧场”,吃更嫩、更有营养的叶子。蚂蚁不是饲养区区几只蚜虫而已。在一个蚁巢里,蚂蚁可能饲养了成千上万只蚜虫!

在幼虫阶段,有些蝴蝶也受到蚂蚁的悉心照顾。举个例,大蓝蝶就跟红蚁有着互惠共生的关系。事实上,要不是有红蚁的照料,大蓝蝶就无法完成发育的过程。红蚁照顾、庇护大蓝蝶的幼虫,而大蓝蝶的幼虫就分泌糖浆回报红蚁,直到大蓝蝶完成发育、破茧而出,安然离开红蚁的巢为止。

与毒蛇猛兽为邻

假如你是一只鸟,你会带一条活生生的蛇回到你的巢里吗?你一定会说:“当然不会!”可是,鸣角鸮却真的会这样做,它会把盲蛇带回自己的巢去。然而,盲蛇不但不会伤害雏鸟,还会吃掉巢里的蚂蚁、苍蝇、其他昆虫及它们的幼虫或蛹,活像一个吸尘器。《新科学家》杂志里的报告说,在盲蛇庇护下成长的雏鸟,比那些没有盲蛇帮忙照料的雏鸟,“生长得更快,而且存活机会大增”。

另一种叫水石鸻的鸟,就不是跟蛇一起生活。水石鸻喜欢在尼罗河鳄鱼的栖息地附近筑巢,而尼罗河鳄鱼是会吃鸟的!不过,水石鸻却不会沦为鳄鱼的大餐,因为它会当哨兵,替鳄鱼守卫家园。如果水石鸻发觉自己或鳄鱼的家有危险,水石鸻就会发出叫声,警告鳄鱼。如果鳄鱼不在家,水石鸻就会“叫”鳄鱼赶快回家。

又啄又吮的清洁队

你见过牛背鹭或食虱鸟站在羚羊、牛或长颈鹿的背上,啄它们的皮肤吗?其实,牛背鹭等鸟儿并不是在骚扰它们,而是在帮它们一个大忙。鸟儿会啄食羚羊、牛和长颈鹿身上的白虱、扁虱和其他寄生虫,这些东西是它们无法自行清除的。牛背鹭或食虱鸟也会吃掉动物身上受感染的组织和蛆。除此之外,食虱鸟还会发出嘶嘶声,警告动物附近有危险。

河马大部分时间都生活在水中,所以既有鸟儿为它效劳,也有鱼儿为它服务。当河马在水里时,一种叫黑野鲮的鲤鱼就会帮河马进行大扫除,把任何附着它身上的东西,例如海藻、死皮和寄生虫等“吸”走。黑野鲮还会帮河马“刷”牙齿和牙龈呢!其他种类的鱼也常常前来帮忙,有的处理伤口,有的把长长的嘴伸进河马的脚趾和其他难接触的部位,一点一点地咬,借此进行清理。

当然,鱼儿身上有时也会附着一些“不速之客”,例如甲壳生物、细菌、真菌、虱等,有时还会有些受损或染病组织,等待清理。为了解决问题,鱼儿通常会游往附近的“清理站”,让色彩鲜艳的虾虎鱼、濑鱼和“清道夫虾”帮自己“洗澡”,弄得干干净净。当然,这样虾虎鱼等就得以饱餐一顿了。体型大的鱼,还会有整支清洁队为它们服务呢!

鱼儿会以各种方式发出信号,让清洁工知道自己想“洗澡”。有的会摆出跟平常不一样的姿势,例如头向下,尾朝天。有的会把口和腮张得大大的,就像在说:“来吧!我不会咬你。”这样,就算是海鳝或鲨鱼等一些可怕的猎食者,清洁工也会乐意为之效劳。清理期间,有些鱼儿会改变身上的颜色,也许是要让寄生虫更加显眼。《动物的伙伴关系》这本书说,如果水族箱里没有饲养些“清道夫鱼”(会吃废物的鱼),海鱼身上“很快就会滋生大量寄生虫,容易生病。不过,只要把清道夫鱼放进水族箱里,它就会马上替海鱼进行清理,而海鱼也好像知道来了个清洁工,开始排队等候‘洗澡’”。

我们知道得越多、越看出各种生物互相依赖、和谐共存,就越觉得大自然实在令人赞叹。就好像管弦乐团的乐手各司其职,合奏出动听的交响曲,地球上所有生物(包括人类)也各司其职,合奏出生命的交响曲,令生命不但得以延续下去,而且充满乐趣。毫无疑问,大自然的一切是个非凡的设计,表明宇宙间确有一位伟大的设计家。(创世记1:31;启示录4:11

唯一破坏和谐的物种

很可惜,人类往往不肯跟大自然和谐共存。人类跟动物不一样,动物主要受本能支配,但人类却受着各种因素影响。有些人的行为受爱心和种种美好品质所推动,也有些人的行为受仇恨、贪婪、自私等所主宰。

许多人认为人类越来越贪婪自私,禁不住担心地球的前景。(提摩太后书3:1-5)但这些人却忽略了造物主的存在。上帝对地球的旨意必定会实现。到时,地球不但会回复生态平衡,地球上所有 生物,包括人类也都会和谐共存,境况之佳前所未见。

[脚注]

^ 5段 共生现象分三大类:互惠共生,共生双方从结合中获益;偏利作用,一个物种从联合中得到好处,另一种不受影响;寄生现象,其中一个共生体以伤害另一个共生体而获利。本文主要谈及互惠共生的例子。

[第7页的附栏或图片]

地衣——二合为一的植物

你常常看见一些灰灰绿绿的壳状斑点,覆盖在岩石和树干上吗?这些东西可能是地衣。据估计,地衣多达二万种!地衣看似一种单一生物体,但其实是由真菌和藻类结合而成的。

为什么真菌和藻类这两种生物会结合起来?因为真菌不能自行制造食物,所以真菌就用它的菌丝包围着藻类,待藻类进行光合作用、产生糖分后,真菌就吸收从藻的细胞壁分泌出的糖分,以此为食物。藻类又怎样呢?藻类就从真菌那里得到水分,并受到真菌的保护,不致被太阳过分照射。

一位科学家以幽默的口吻形容地衣,说“有些真菌发现了以耕种法来生产食物”,于是就有了地衣。事实上,不少真菌都精于“耕种”。《互惠共生》说,在地球上,地衣“所覆盖的面积,相当于热带雨林的十倍”。地衣到处都可以生长,从南极到北极,甚至昆虫的背上都有它们的踪迹!

[第8页的附栏或图片]

奇妙的珊瑚——互惠共生的好例子

珊瑚礁是由珊瑚虫和海藻结合而成的。在珊瑚虫的细胞里,有大量海藻寄生,令珊瑚的颜色鲜艳绚丽。不但这样,寄生的海藻往往比身为寄主的珊瑚虫还要重,有时甚至重两倍,令人觉得珊瑚比较像植物,不像动物!不过,在这种共生关系里,海藻的主要功用其实是通过光合作用产生有机化合物。海藻会把百分之98的有机化合物当作“租金”交给珊瑚虫。有了这些养分,珊瑚虫不但可以维持生命,还可以产生那些形成珊瑚礁的石灰骨骼。

那么,海藻又怎样从这种共生关系得益呢?以下是其中两点。第一,海藻可以从珊瑚虫那里得到食物;珊瑚虫所排出的二氧化碳、氮化合物和磷酸盐等废物,都能给海藻当食物。第二,海藻可以在珊瑚礁坚固的骨骼里得到保护。由于海藻需要阳光,因此珊瑚通常生长在清澈、阳光充沛的海水里。

如果珊瑚受到刺激(例如海水温度上升),珊瑚虫会把海藻逐出体外,珊瑚就会脱色。然后,珊瑚虫可能会饿死。近年来,科学家发现在世界各地,珊瑚脱色的现象越来越严重,情况令人担忧。

[第8,9页的附栏或图片]

结伴飞行好处多

像结伴飞行的鸟儿般,两架喷射式飞机保持一定的距离飞行,队形紧密。这并不是一般的飞行,而是个科学实验;这个实验是根据早些时候对鹈鹕(塘鹅)所作的研究进行的。研究员发现,鹈鹕结队飞行,后面的就可以借助前面同伴飞行时产生的上升气流飞行,它们的心跳因而比单独飞行时减慢了百分之15。人造的飞机也能够从同样的空气动力学原理得益吗?

为了找出答案,在一次飞行试验里,工程师在飞机上安装了复杂的电子仪器。这样,当飞机飞在领航的飞机后面约90米的某个特定位置时,就能够维持左右偏差不超过30厘米。(见图)结果怎样?飞机所承受的空气阻力比平常减少百分之20,燃料消耗也减少达百分之18。研究员相信,这些发现能应用在军用飞机和民航机的飞行方面。

[鸣谢]

喷射式飞机:NASA Dryden Flight Research Center; 鸟:© Joyce Gross

[第5页的图片]

母牛的瘤胃俨然是个生态系统,里面住着许多细菌、真菌和原生生物(见放大图)

[鸣谢]

放大图:Melvin Yokoyama and Mario Cobos, Michigan State University

[第7页的图片]

蜜蜂协助开花植物繁殖

[第8,9页的图片]

母牛和牛背鹭

[第10页的图片]

蝴蝶鱼和小“清道夫鱼”

[第10页的图片]

斑点虾替海葵清理废物