本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
条纹枫树是东部森林中看起来很普通的林下树木,但外表可能具有欺骗性。这些看似温顺的树木像有些人更换智能手机一样改变性别。当然,当你有四个选择时,改变性别可能更具吸引力,就像条纹枫树一样。
改变性别的能力被称为环境性别决定。由于雄性和雌性在后代(甚至在植物中)的投入非常不同,因此从一年到一年改变性别的能力赋予了适应性优势。
一些动物在遇到某些环境条件时可以改变性别,但这种改变通常是不可逆的。由于植物习惯性地脱落和重新生长身体部位,因此对于枫树来说,反复改变性别比乌龟容易得多。
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据怀疑或证实,约有198种动物和250种植物物种参与环境性别决定。但对于许多植物来说,科学家缺乏长期观察来证明或反驳这种状态。
来自普林斯顿大学和罗格斯大学的一个科学家团队决定观察数百棵条纹枫树四年,以了解它们每年选择的性别。作为开花植物,它们有四种选择:雄性、雌性、非生殖性和雌雄同株,雌雄同株是指同一棵树上同时存在雄花和雌花的状态。最后一种状态的选择不超过5%的种群。
虽然在任何给定的两年期间,树木最有可能选择相同的性别,但54%的树木在四年内改变了性别,26%的树木至少改变了两次性别。有1%的树木每年都改变性别。持续选择“两者”的树木可以将其相对性别表达改变高达95%。
但是树木改变性别并非没有明显原因。相反,它们的状况产生了强烈的影响。在任何给定的年份,最有可能成为无性系的树木不出所料是幼树。最有可能产生雌雄同花的树木是大型树木。
在它们居住的东部森林中,白尾鹿经常啃食条纹枫树的叶子或用鹿角摩擦树皮。上层树木也可能掉落或掉落树枝到它们身上。这种损害会损害枫树的健康。
科学家曾预计,更健康的树木更可能选择雌性,而较弱的树木更可能选择雄性,因为雌性通过创造和提供果实和种子,对后代的投入要大得多。这在其他几种植物物种中也是如此。
他们实际发现的情况恰恰相反:生病的树木更可能成为雌性,而健康的树木则为雄性。在任何给定的年份,只有1%的雄树死亡。雌树的死亡率在13%到39%之间。
为什么在健康状况不佳时选择雌性?至少另一种枫树——日本的鸡爪槭——在健康状况不佳时也更倾向于选择雌性。
答案尚不清楚。至少有一种模型表明,对于植物来说,先表达死亡率较低和生长率较高的性别更有利,尤其是在幼年时。这可能会给树木时间达到更大的尺寸,然后再投入到一种其代价很可能杀死它的性别中。
参考文献
Blake-Mahmud, Jennifer, 和 Lena Struwe。“是时候改变了:变性树的性别表达、健康和死亡率模式。《植物学年鉴》(Annals of Botany) (2019)。”