互惠互利,生存之道
互惠互利,生存之道
「沒有任何一個生物是獨立存在的。每個生物都直接或間接地跟其他生物有關。」——《共生現象——生物互利關係簡介》
「生態網絡」——這個詞多麼有意思!世上所有生物,確實是互有關聯、互相依存的,是一個錯綜複雜的網絡。人類又怎樣呢?人類自然也是這網絡的一部分。只要看看自己的身體,你就不難找著證據。在你的消化管裡,有一大群有益的細菌,牠們好像一支軍隊,默默地替你清除有害的細菌,又促進消化,製造人體所需的維生素。而你呢?你就給這些益菌提供食物和有利的生存環境。
在動物界,特別是牛、鹿、羊等反芻動物,也存在著類似的情況。反芻動物的瘤胃(第一個胃),像個小型的生態系統,裡面住了無數的細菌、真菌和原生生物。這些微生物利用發酵作用,把纖維素(植物纖維中的碳水化合物)分解,變成各種養分。就算是一些吃纖維素的昆蟲,例如甲蟲、蟑螂、蠹蟲、白蟻和黃蜂,也都要靠細菌來幫助消化食物。
不同類的生物互相合作的現象,稱為「共生現象」。「共生」,顧名思義就是「共同生活」。 *湯姆·韋克福德在他的著作《互惠共生》中說:「生物之間相互合作,是所有生物系統發展的基本條件。」既然土壤是許多生物系統的源頭,就讓我們先來看看土壤吧。
土壤——幾乎與生物無異!
聖經說,土地蘊藏著力量。(創世記4:12)這個說法不無道理,因為健康的土壤確實充滿生機。土壤提供一個綜合的環境,讓生物繁殖、成長。不但這樣,土壤也蘊含大量的微生物;在1公斤的土壤裡,就可能有遠超過5000億個細菌、10億個真菌和多達5億個多細胞生物(這些多細胞生物包括飛蟲和小爬蟲)。這些微生物常常合力工作,分解落葉、動物的排泄物等有機物質,又從中提取氮,把氮轉化成植物能夠吸收的形態。此外,微生物也把碳轉化成二氧化碳和其他化合物,方便植物進行光合作用。
豆科植物,例如苜蓿、紅花草、豌豆和大豆,跟細菌的關係就很特別。這些植物會容許細菌「入侵」自己的根!然而,細菌並不會傷害植物,而是會刺激植物的根,使根長出小小的根瘤。然後,細菌就進駐根瘤,繼續生長,直至牠的體積是原來的40倍左右,變成類菌體。類菌體的工作,是把氮轉化成豆科植物能使用的化合物。當然,細菌也從植物那裡得到食物作為報酬。
在植物的生長方面,真菌也擔任重要的角色。事實上,差不多所有樹木、灌木和草,都偷偷地在地下跟真菌「打交道」。像細菌那樣,真菌也會「入侵」植物的根,協助植物吸收水分和重要的礦物,例如鐵、磷、鉀和鋅等。由於真菌本身沒有葉綠素,不能自行製造食物,所以真菌就從植物那裡吸收碳水化合物,以此維持生命。
舉個例,真菌對野生蘭花來說就很重要。為什麼?蘭花的種子微小如塵,需要靠真菌幫助才能發芽生長,而蘭花長成後,真菌還會繼續幫忙,提升蘭花細小的根的效能。韋克福德說,真菌「形成一個大而效率高的糧食收集系統,確保蘭花得到所需的種種養分。那真菌得到什麼好處呢?真菌也許可以從蘭花那裡得到少量的維生素和氮化合物。雖然如此,蘭花卻不會任由真菌為所欲為。如果蘭花察覺到真菌『不安於室』,想離開自己那在蘭花根部的家、進駐蘭花的莖,蘭花就會用天然的『殺菌劑』對付真菌了」。
開花植物除了暗中跟土壤中的微生物「打交道」之外,還光明正大地跟其他生物「做朋友」。請看看以下的例子。
傳宗接代
當蜜蜂停在花瓣上時,就開始跟花兒「做朋友」,建立共生關係了。蜜蜂從花兒那裡得到花蜜和花粉,而花兒就從蜜蜂那裡得到同類花兒的花粉,這樣,開花植物就得以傳宗接代,繁殖下去了。不過,花兒受粉後,就不會再向蜜蜂供應食物。蜜蜂怎麼知道牠的「食物供應商」已停止營業了呢?花兒會用各種方法「告知」蜜蜂,例如失去香味、花瓣掉落、改變生長方向或顏色變得黯淡等。花兒的這些改變,可能讓我們有點失望,但對辛勤工作的蜜蜂來說,這卻是一大「恩惠」。為什麼呢?因為這樣蜜蜂就可以馬上轉移目標,到那些仍在「營業」的花兒那裡採蜜了。
在一些地方,傳授花粉的昆蟲(特別是蜜蜂)近年來數目大減。這個趨勢令人憂慮,因為有接近百分之70的開花植物都是靠昆蟲來傳授花粉,而我們的食物中有百分之30也是從蜜蜂授粉的植物而來的。
園子裡的螞蟻
有些螞蟻也會跟植物「打交道」,彼此互惠共生。植物供應食宿給螞蟻,而螞蟻就為植物授粉、播種,協助提供養分,或保護植物,使植物免受草食動物(其他昆蟲或哺乳動物)所傷害。在金合歡樹那中空的刺裡,住著一種螞蟻。這種螞蟻不時繞樹巡邏,一旦發現對金合歡樹有害的藤,就會把藤咬斷。金合歡怎樣回報「園丁」所提供的一流服務呢?金合歡會分泌蜜汁,讓螞蟻大快朵頤。
此外,有些螞蟻就以「飼養」昆蟲為樂。什麼昆蟲呢?就是蚜蟲。當螞蟻用觸角輕輕掃抹蚜蟲時,蚜蟲就會分泌蜜露,供螞蟻享用。論到蚜蟲,《共生現象》這本書說:「就像人飼養乳牛,喝擠出來的牛奶,螞蟻則飼養蚜蟲,『喝』蚜蟲的蜜露。不但這樣,螞蟻還會保護蚜蟲,免得蚜蟲受傷。」正如牧場主人會把牛留在牛舍過夜,螞蟻也常常在晚上時把蚜蟲帶回蟻巢,到第二天早上再帶牠們去另一個「牧場」,吃更嫩、更有營養的葉子。螞蟻不是飼養區區幾隻蚜蟲
而已。在一個蟻巢裡,螞蟻可能飼養了成千上萬隻蚜蟲!在幼蟲階段,有些蝴蝶也受到螞蟻的悉心照顧。舉個例,大藍蝶就跟紅蟻有著互惠共生的關係。事實上,要不是有紅蟻的照料,大藍蝶就無法完成發育的過程。紅蟻照顧、庇護大藍蝶的幼蟲,而大藍蝶的幼蟲就分泌糖漿回報紅蟻,直到大藍蝶完成發育、破繭而出,安然離開紅蟻的巢為止。
與毒蛇猛獸為鄰
假如你是一隻鳥,你會帶一條活生生的蛇回到你的巢裡嗎?你一定會說:「當然不會!」可是,鳴角鴞卻真的會這樣做,牠會把盲蛇帶回自己的巢去。然而,盲蛇不但不會傷害雛鳥,還會吃掉巢裡的螞蟻、蒼蠅、其他昆蟲及牠們的幼蟲或蛹,活像一個吸塵器。《新科學家》雜誌裡的報告說,在盲蛇庇護下成長的雛鳥,比那些沒有盲蛇幫忙照料的雛鳥,「生長得更快,而且存活機會大增」。
另一種叫水石鴴的鳥,就不是跟蛇一起生活。水石鴴喜歡在尼羅河鱷魚的棲息地附近築巢,而尼羅河鱷魚是會吃鳥的!不過,水石鴴卻不會淪為鱷魚的大餐,因為牠會當哨兵,替鱷魚守衛家園。如果水石鴴發覺自己或鱷魚的家有危險,水石鴴就會發出叫聲,警告鱷魚。如果鱷魚不在家,水石鴴就會「叫」鱷魚趕快回家。
又啄又吮的清潔隊
你見過牛背鷺或食蝨鳥站在羚羊、牛或長頸鹿的背上,啄牠們的皮膚嗎?其實,牛背鷺等鳥兒並不是在騷擾牠們,而是在幫牠們一個大忙。鳥兒會啄食羚羊、牛和長頸鹿身上的白蝨、
扁蝨和其他寄生蟲,這些東西是牠們無法自行清除的。牛背鷺或食蝨鳥也會吃掉動物身上受感染的組織和蛆。除此之外,食蝨鳥還會發出嘶嘶聲,警告動物附近有危險。河馬大部分時間都生活在水中,所以既有鳥兒為牠效勞,也有魚兒為牠服務。當河馬在水裡時,一種叫黑野鯪的鯉魚就會幫河馬進行大掃除,把任何附著牠身上的東西,例如海藻、死皮和寄生蟲等「吸」走。黑野鯪還會幫河馬「刷」牙齒和牙齦呢!其他種類的魚也常常前來幫忙,有的處理傷口,有的把長長的嘴伸進河馬的腳趾和其他難接觸的部位,一點一點地咬,藉此進行清理。
當然,魚兒身上有時也會附著一些「不速之客」,例如甲殼生物、細菌、真菌、蝨等,有時還會有些受損或染病組織,等待清理。為了解決問題,魚兒通常會游往附近的「清理站」,讓色彩鮮豔的蝦虎魚、瀨魚和「清道夫蝦」幫自己「洗澡」,弄得乾乾淨淨。當然,這樣蝦虎魚等就得以飽餐一頓了。體型大的魚,還會有整支清潔隊為牠們服務呢!
魚兒會以各種方式發出信號,讓清潔工知道自己想「洗澡」。有的會擺出跟平常不一樣的姿勢,例如頭向下,尾朝天。有的會把口和腮張得大大的,就像在說:「來吧!我不會咬你。」這樣,就算是海鱔或鯊魚等一些可怕的獵食者,清潔工也會樂意為之效勞。清理期間,有些魚兒會改變身上的顏色,也許是要讓寄生蟲更加顯眼。《動物的夥伴關係》這本書說,如果水族箱裡沒有飼養些「清道夫魚」(會吃廢物的魚),海魚身上「很快就會滋生大量寄生蟲,容易生病。不過,只要把清道夫魚放進水族箱裡,牠就會馬上替海魚進行清理,而海魚也好像知道來了個清潔工,開始排隊等候『洗澡』」。
我們知道得越多、越看出各種生物互相依賴、和諧共存,就越覺得大自然實在令人讚嘆。就好像管弦樂團的樂手各司其職,合奏出動聽的交響曲,地球上所有生物(包括人類)也各司其職,合奏出生命的交響曲,令生命不但得以延續下去,而且充滿樂趣。毫無疑問,大自然的一切是個非凡的設計,表明宇宙間確有一位偉大的設計家。(創世記1:31;啟示錄4:11)
惟一破壞和諧的物種
很可惜,人類往往不肯跟大自然和諧共存。人類跟動物不一樣,動物主要受本能支配,但人類卻受著各種因素影響。有些人的行為受愛心和種種美好品質所推動,也有些人的行為受仇恨、貪婪、自私等所主宰。
許多人認為人類越來越貪婪自私,禁不住擔心地球的前景。(提摩太後書3:1-5)但這些人卻忽略了造物主的存在。上帝對地球的旨意必定會實現。到時,地球不但會回復生態平衡,地球上所有 生物,包括人類也都會和諧共存,境況之佳前所未見。
[腳注]
^ 5段 共生現象分三大類:互惠共生,共生雙方從結合中獲益;偏利作用,一個物種從聯合中得到好處,另一種不受影響;寄生現象,其中一個共生體以傷害另一個共生體而獲利。本文主要談及互惠共生的例子。
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地衣——二合為一的植物
你常常看見一些灰灰綠綠的殼狀斑點,覆蓋在岩石和樹幹上嗎?這些東西可能是地衣。據估計,地衣多達二萬種!地衣看似一種單一生物體,但其實是由真菌和藻類結合而成的。
為什麼真菌和藻類這兩種生物會結合起來?因為真菌不能自行製造食物,所以真菌就用牠的菌絲包圍著藻類,待藻類進行光合作用、產生糖分後,真菌就吸收從藻的細胞壁分泌出的糖分,以此為食物。藻類又怎樣呢?藻類就從真菌那裡得到水分,並受到真菌的保護,不致被太陽過分照射。
一位科學家以幽默的口吻形容地衣,說「有些真菌發現了以耕種法來生產食物」,於是就有了地衣。事實上,不少真菌都精於「耕種」。《互惠共生》說,在地球上,地衣「所覆蓋的面積,相當於熱帶雨林的十倍」。地衣到處都可以生長,從南極到北極,甚至昆蟲的背上都有牠們的蹤跡!
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奇妙的珊瑚——互惠共生的好例子
珊瑚礁是由珊瑚蟲和海藻結合而成的。在珊瑚蟲的細胞裡,有大量海藻寄生,令珊瑚的顏色鮮豔絢麗。不但這樣,寄生的海藻往往比身為寄主的珊瑚蟲還要重,有時甚至重兩倍,令人覺得珊瑚比較像植物,不像動物!不過,在這種共生關係裡,海藻的主要功用其實是通過光合作用產生有機化合物。海藻會把百分之98的有機化合物當作「租金」交給珊瑚蟲。有了這些養分,珊瑚蟲不但可以維持生命,還可以產生那些形成珊瑚礁的石灰骨骼。
那麼,海藻又怎樣從這種共生關係得益呢?以下是其中兩點。第一,海藻可以從珊瑚蟲那裡得到食物;珊瑚蟲所排出的二氧化碳、氮化合物和磷酸鹽等廢物,都能給海藻當食物。第二,海藻可以在珊瑚礁堅固的骨骼裡得到保護。由於海藻需要陽光,因此珊瑚通常生長在清澈、陽光充沛的海水裡。
如果珊瑚受到刺激(例如海水溫度上升),珊瑚蟲會把海藻逐出體外,珊瑚就會脫色。然後,珊瑚蟲可能會餓死。近年來,科學家發現在世界各地,珊瑚脫色的現象越來越嚴重,情況令人擔憂。
[第8,9頁的附欄或圖片]
結伴飛行好處多
像結伴飛行的鳥兒般,兩架噴射式飛機保持一定的距離飛行,隊形緊密。這並不是一般的飛行,而是個科學實驗;這個實驗是根據早些時候對鵜鶘(塘鵝)所作的研究進行的。研究員發現,鵜鶘結隊飛行,後面的就可以借助前面同伴飛行時產生的上升氣流飛行,牠們的心跳因而比單獨飛行時減慢了百分之15。人造的飛機也能夠從同樣的空氣動力學原理得益嗎?
為了找出答案,在一次飛行試驗裡,工程師在飛機上安裝了複雜的電子儀器。這樣,當飛機飛在領航的飛機後面約90米的某個特定位置時,就能夠維持左右偏差不超過30厘米。(見圖)結果怎樣?飛機所承受的空氣阻力比平常減少百分之20,燃料消耗也減少達百分之18。研究員相信,這些發現能應用在軍用飛機和民航機的飛行方面。
[鳴謝]
噴射式飛機:NASA Dryden Flight Research Center; 鳥:© Joyce Gross
[第5頁的圖片]
母牛的瘤胃儼然是個生態系統,裡面住著許多細菌、真菌和原生生物(見放大圖)
[鳴謝]
放大圖:Melvin Yokoyama and Mario Cobos, Michigan State University
[第7頁的圖片]
蜜蜂協助開花植物繁殖
[第8,9頁的圖片]
母牛和牛背鷺
[第10頁的圖片]
蝴蝶魚和小「清道夫魚」
[第10頁的圖片]
斑點蝦替海葵清理廢物