
以下文章经许可转载自 The Conversation,这是一个报道最新研究的在线出版物。
如果你居住的社区有橡树,你可能已经注意到,有些年份地面上铺满了橡子,而有些年份却几乎没有。生物学家将这种模式称为“丰年”,在这种模式中,周围数英里内的所有橡树要么结出大量橡子,要么几乎不结橡子。
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自然主义者已经宣布今年秋季是许多树木的丰年:不仅是橡树,还有胡桃树、山毛榉等都在同一时间结出大量的坚果。
许多其他类型的树木,从常见的北美物种如松树和山核桃到东南亚雨林中巨大的龙脑香科植物,都表现出类似的种子生产同步性。但树木为什么要这样做,又是如何做到的呢?
同步种子的益处
每粒种子都包含一个富含能量的淀粉包,用于喂养休眠在里面的幼树。这使得它们成为各种动物(从甲虫到松鼠再到野猪)的美味奖品。
如果树木协调它们的种子生产,这些食种动物很可能在吃完丰年生产的所有种子之前就吃饱了,剩下的种子就可以发芽。
对于像橡树这样依赖动物(如松鼠)将种子从母树上带走并埋藏起来的树木来说,丰年还有一个额外的好处。当坚果很多时,松鼠会埋藏更多的坚果而不是立即吃掉它们,从而将橡树传播到更广阔的地域。
实现同步
树木如何同步它们的种子生产以获得这些好处仍然是一个谜,但有几个因素似乎很重要。
首先,生产大量的种子需要大量的能量。树木通过光合作用制造食物:利用太阳的能量将二氧化碳转化为糖和淀粉。然而,资源是有限的。一旦树木生产出一大批种子,它们可能需要转而制造新的树叶和木材一段时间,或者需要一到两年的时间来补充储存的淀粉,才能迎来下一个丰年。
但是,单棵树木如何决定丰年应该在哪一年呢?天气条件似乎很重要,尤其是春季天气。如果出现寒流,冻结了树木的花朵——是的,橡树确实有花,只是非常小——那么树木在接下来的秋季就无法生产很多种子。
夏季的干旱也可能杀死正在发育的种子。树木通常会关闭叶子上的气孔以节约用水,这也降低了它们吸收二氧化碳进行光合作用的能力。
由于一个局部区域内的所有树木基本上都经历着相同的天气,这些环境线索可以帮助协调它们的种子生产,就像它们同时按下了一个重置按钮一样。
研究人员仍在研究的第三种有趣的可能是,树木正在通过化学信号“相互交谈”。科学家们知道,当植物受到昆虫破坏时,它通常会向空气中释放化学物质发出信号,告知其其他枝条和邻近植物应该启动防御机制。类似的信号可能有助于树木协调种子生产。
然而,对树木之间交流的研究仍处于起步阶段。例如,生态学家最近发现,从叶类蔬菜水菜的根部释放的化学物质会影响邻近植物的开花时间。虽然这种交流不太可能解释数十甚至数百英里范围内种子生产的大致同步性,但它可能对同步局部区域很重要。
丰年的影响波及整个食物网
无论原因是什么,丰年都会对食物链的上下游产生影响。
例如,啮齿动物的数量通常会随着种子产量的增加而激增。这反过来又为以啮齿动物为食的捕食者(如鹰和狐狸)提供了更多食物;鸣禽的筑巢成功率降低,如果啮齿动物吃掉它们的卵;并可能增加疾病传播的风险,如汉坦病毒传播给人类。
随后的低种子年份导致啮齿动物数量崩溃,影响就会逆转。
丰年树木的种子在历史上对人类的食物供应也很重要,无论是直接食用还是作为牲畜的食物。橡子曾是加利福尼亚州美洲原住民饮食中的主食,家庭会仔细地照料特定的橡树并储存坚果以备过冬。在西班牙,最珍贵的火腿仍然来自在橡树林中漫步的猪,它们每天最多吃掉 20 磅橡子。
所以,下次您秋季散步时,请查看您当地橡树下的地面——您可能会看到这个奇妙过程的证据。
本文最初发表于 The Conversation。阅读 原文。