出品：科普中国
制作：周方
监制：中国科学院计算机网络信息中心
一年一度的植树节，我们今天不再老生常谈树之于人类的重要性，让我们转换视角，尝试走进一树一世界，了解那些以树而生的故事与生命。
我们不妨想想当我们砍掉一棵树，我们得到的是什么，失去的又是什么？
对于人类而言，一棵树的倒下或许代表着土地资源的再利用，意味着植物资源的大丰收。
失去有时也是巨大的，对那些以树为生的生命，一棵树的倒下就相当于地球毁灭之于人类。
砍伐掉的树木 （图片来源：wiki）
尤其是当这些树上的生命把树种成了“农田”，甚至把农业发展了几百万年时。
因为油棕种植被清空的森林 （图片来源wiki）
密恐预警！一颗树上竟有上百个神秘“睾丸”
在斐济岛上，蚂蚁辛辛苦苦种田，最终被人类偷家的故事正在上演。
当地发展经济、扩张农业需要开垦大量林地，岛上低海拔的森林里树木则被不断砍伐，森林的面积被清空出来，成为了经济作物田，种上了密密麻麻的芋头、木薯等作物。
斐济岛上的芋头种植 （图片来源pinterest）
随着树木倒下，树上的附生植物也一并失去了生存空间，当地人称这类树上附生的植物为“树上的睾丸”（theke theke nkau）。因为在附生植物极盛时期，抬头就能看到一个个黑色的瘤状物凸在树横斜的茎上，一颗树上有时候可多达百个。
长在树上的“睾丸”
（图片来源：参考文献）
这些突出的瘤状物不是树的肿瘤，而是来自于Squamellaria属的植物，它们的茎在底部膨大，形成虫穴（domatia），最为神奇的是这大大小小的“睾丸”都是斐济岛上一种蚂蚁（Philidris nagasau）一个个种的。大小参差的“睾丸”表明蚂蚁已经种植了十几代，形成了树上密密麻麻百余个的瘤凸，它们是蚂蚁在树上种的连绵的“农田”。
蚂蚁为何种它呢？解刨一下瘤凸构造就会发现里面是蚂蚁的世界。这是专为蚂蚁准备的虫穴，外围有一些孔洞可供蚂蚁穿行，里面布满大大小小分隔开来的洞穴，严格分为两个区，一部分内壁光滑，蚂蚁在其中育儿与生活；一部分则内壁充满疣状物，是蚂蚁的垃圾区，蚂蚁在其中排泄、丢弃废物，其中的营养会被植物吸收，帮助植物生长。
Squamellaria形成的虫穴，左边为蚂蚁的垃圾区，右边为居住区
（图片来源：参考文献）
由此可见，这种名为 Squamellaria major的植物与蚂蚁形成了互利共生的关系，两者相互依靠，共同生存，蚂蚁的整个生活史全在这种植物上完成。
而植物也完全依靠这些蚂蚁才能生存，甚至可以说它完全是由蚂蚁种植的，而树木则是蚂蚁播种的农田。
三百万年的智慧结晶，蚂蚁是种田好手！
如同我们人类一样，蚂蚁种植附生植物的操作非常规范，有一套成体系的方法，堪称“蚂蚁农业”！
最开始的时候，蚂蚁会去采集种子，在附生植物的果实还未成熟时就将它全部截去，防止它被鸟类吞食。
播种的时候也毫不含糊，将其掩埋在树上的孔洞里，日夜在其周围巡逻，保证种子能正常发芽且不被捕食。
蚂蚁采集与播种Squamellaria的种子（图A），将其埋在树皮下，发芽后在其周围守护（图B），植物长出孔之后，蚂蚁在孔洞中施肥（图C）图片来源：参考文献
种子也完全适应了在树皮缝里生存，萌发时，为了从树皮的掩埋中挣脱，种子的下胚轴会伸长，壮大成一根特化的“足”将幼苗顶出树皮。
剥开树皮后可看到里面伸长的下胚轴（Hypocotyl feet）特化为足
图片来源：参考文献
突出树皮后它的虫穴就开始发育了，一株小小的幼苗顶着与体型不相称的“肿瘤”，长到直径1.5厘米时，上面就开始出现能让蚂蚁进出的虫洞。
接下来是“蚂蚁农业”的第二步——施肥。这些共生的蚂蚁如人类种植一样有耐心，通过这些虫洞，蚂蚁不断向它种植的作物施肥，搬动食物块运进去。肥料是必须的，因为附生在树皮中，植物能获取的营养有限，但通过虫穴内壁特化的突起，植物能从蚂蚁的施肥中持续不断地获得养分。
完整的植株，图片来源参考文献
当植物与瘤凸生长得差不多了，蚂蚁将可以收获了。首先是在其中定居，将一侧作为育儿与生活区，另一侧则用于堆放废弃物，蚂蚁的废物则给植物提供养分（相当于我们原始发展时期，以粪便给作物施肥），同时定居在其中的蚂蚁负责保护自己的作物，或者说，此时也是保护自己的巢穴，让它们免于被动物啃食。
植物开花的时候是蚂蚁的另一种收获，持续不断地开花，花瓣掉落后，底部是一个个空出来的装满蜜的小碗，蚂蚁从中取食，获得直接的营养补给。
蚂蚁取食花中的蜜（右上图），图片来源参考文献
植物结果的时候，也是蚂蚁开始扩散自己种群的时候，蚂蚁将派出工蚁进行下一轮的耕种，培育出新一代的巢穴与食物。借此，植物的种群随着蚂蚁族群的扩张也得到扩散与壮大，两者的生活史密不可分，互相依存，跟人类的农业系统何其相似。
更令人惊叹的是，在这个岛屿上，这种在树上耕作的农业系统已经发展了近三百多万前，远早于人类的农业史。
如果没有人类活动干预，它们还将继续相互依存，彼此壮大。
还有哪些秘密可能被埋葬
可惜，三百万年后，小岛的人类居民发展的农业后来居上，发展出了巨大的生产力，同时也是巨大的破坏力。
随着当地人农业发展，这种刚被科学家探究清楚的蚂蚁农业系统，已经面临灭顶之灾。岛上树木不断被砍伐，蚂蚁的“农田”也随之倒下，许多关于这存续了三百万年的农业系统的未解之谜，可能等不到解开，就已经因为研究对象踪迹难寻而就此被埋葬。
目前，这种斐济岛上特有的蚂蚁与附生植物的奇妙共生关系已经在灭绝的边缘，科学家估计已经只有一百或者更少的个体在野外存活，占据的区域少于10平方公里。而同属的12个种全分布在斐济周围大大小小的岛国上，也情况堪忧，我们甚至都不知道它们与裴济岛种有什么相似或者又有什么不同。
Squamellaria物种的分布，几乎都集中在斐济及周边的岛国上、
图片来源参考文献
这一切都是拜过度伐木所赐，蚂蚁的农业在为人类的农业让步，而我们才刚刚开始了解这个依树而兴的生态系统的精妙之处，就被告知有可能追悔莫及，还有许多未知可能永远是秘密。
都说树木的年轮无声地述说着岁月，一颗树不仅是时间的记录者，更是历史的守护者。三百万年演化中生成的奇妙生态网络，是如此顽强，又是如此脆弱，抵得过风雨日月更迭，但是挡不住人类开垦的电锯。我们没有理由只保护我们自己的农田，一树一世界，希望每一颗树都能被好好呵护！
参考文献：
[1] Chomicki, Guillaume, et al. "Squamellaria: Plants domesticated by ants." Plants, People, Planet 1.4 (2019): 302-305.
[2] Chomicki, Guillaume, and Susanne S. Renner. "Obligate plant farming by a specialized ant." Nature Plants 2.12 (2016): 1-4.
[3] Chomicki, Guillaume, and Susanne S. Renner. "Farming by ants remodels nutrient uptake in epiphytes." New Phytologist 223.4 (2019): 2011-2023.
[4] Chomicki, Guillaume, and Susanne S. Renner. "Evolutionary relationships and biogeography of the ant-epiphytic genus Squamellaria (Rubiaceae: Psychotrieae) and their taxonomic implications." PLoS One 11.3 (2016): e0151317.
扫码下载APP
科普中国APP
科普中国
科普中国
京公网安备11010202008423号