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屎壳郎只会滚粪球?你误会它们很久了

毛毛熊 世界科学 2019-06-30

本文概览:

  • 屎壳郎种类很多,幼虫以粪便为食,成虫只有一部分种类以粪便为食,另有一部分种类吃腐肉和死亡的无脊椎动物,甚至有些种类吃活的蚂蚁和千足虫。

  • 屎壳郎对生态系统的作用和蜜蜂一样重要,只是因为它们总是和粪便生活在一起,导致人类对它们的亲近感不如蜜蜂强。

  • 屎壳郎在保持农田肥沃、消灭有害昆虫和寄生虫以及减少温室气体排放等方面发挥作用,是生态系统重要的一员。曾经澳大利亚因粪便过多,不得不求助屎壳郎,并出台了澳大利亚屎壳郎项目。



一只尚未鉴定种属的屎壳郎


屎壳郎是古埃及的象征,古埃及人用屎壳郎装饰寺庙和珠宝,它在古埃及的文字中也时常出现。屎壳郎之所以受到古埃及人的敬重,是因为埃及人认为屎壳郎在草原上推着巨大的粪球,就像每天在地平线上升起太阳的上帝一样伟大。到目前为止,屎壳郎是一种让人印象深刻的甲壳虫,一种因自然历史电影的描绘而声名大噪的昆虫,一种矮胖的黑色昆虫,一辈子都在推着臭烘烘的粪球。


瑞典农业科学大学的昆虫生态学家托马斯•罗斯林(Tomas Roslin)评价说:“通过研究,我已经很了解屎壳郎了。生活在粪便中的甲虫种类繁多,数目多到就像地球上的鸟类一样。”


屎壳郎无论大小,它们浑身上下都装饰着色彩斑斓的花纹或长着与天敌对抗的长角,并且栖息在寒冷的草原或者热带雨林中。生活在地球上的成千上万种屎壳郎中,实际上只有一小部分会将粪便滚成粪球,而许多屎壳郎根本不以粪便为食。


热带生态学家、国际自然保护组织快速评估项目主任特龙•拉森(Trond Larsen)这样评价:“由于全球范围内存在众多种类的屎壳郎,它们在生活史上的差异几乎无穷无尽。最令人着迷的就是那些已经发育出独特结构的屎壳郎物种。”


 一只屎壳郎(Scarabeuslaticollis)正在努力搬运粪球


大多数的屎壳郎一生都在忙着搬运粪球,这让它们看起来名副其实。在寻找粪便的过程中,一些屎壳郎在茫茫草原上施展十八般武艺。一些屎壳郎住在猴群集中排泄粪便的地方,所以当猴子的粪便刚排泄出来时,它们得以第一时间跳上粪便,开始努力的工作。这似乎是“先到先得”事例的完美展示。


但是根据拉森的研究,在热带雨林的同一个地方发现150多种不同的屎壳郎物种似乎再寻常不过。这种“僧多粥少(虫多粪少)”的局面迫使屎壳郎改变生活习惯,一些屎壳郎进化出非粪便的饮食习惯也并不奇怪。


尽管这样,这些饮食习惯似乎仍然不能符合每种屎壳郎的口味。无论是腐尸、腐烂的水果和真菌,还是死去的无脊椎动物,屎壳郎似乎都很乐意接受这些食物,它们对各种碎屑和废物照单全收,心甘情愿地做大自然的清道夫。还有一种屎壳郎生活在陆地巨型蜗牛的背部,它们在搭便车的同时以蜗牛分泌的粘液为食。当然最迷人的当属一种从以粪便为食转变为主动捕食其他猎物的屎壳郎。


屎壳郎必须经过激烈的竞争才能得到热气腾腾的“食物”


主动捕食的屎壳郎在科学文献中早有记载。巴西的一种屎壳郎被科学家记录下来:它们将大蚂蚁斩首,并将富含脂肪的蚂蚁腹部像推粪球一样滚入地下巢穴。但是最值得关注的是,一些屎壳郎似乎以千足虫为食。


在注意到屎壳郎主动攻击千足虫的报道后,拉森决定亲自寻找杀手。在确定了一种名为Deltochilumvalgum的秘鲁品种似乎是凶手后,他捕获了一些标本观察它们的行为。“我很惊讶的发现,屎壳郎采用了详细而周全的攻击策略。”他兴奋的说道。而斩首是它们最喜欢的攻击模式。


而这些屎壳郎的祖先有进食家畜粪便的历史,它们体内缺少在食肉动物中常见的尖锐口器。不过这也没关系,它们必须充分利用身体现有结构即兴发挥。


“成功地斩首千足虫依赖屎壳郎身体上一系列身体特征,例如后腿的形状,头部前方的撬棒状牙齿,以及充分适应千足虫身体宽度的头部结构。”拉森说。事实上,屎壳郎是慢慢地将不幸落入它们手中的猎物撕成碎片。


千足虫的行动普遍十分缓慢,这使得它们成为屎壳郎的完美食物。拉森认为,从吃腐肉和死亡的无脊椎动物到吃活的千足虫,这种屎壳郎进化的飞跃并不是很大。他预测其他类型的屎壳郎也会发生这种转变。


一对正在努力推粪球的屎壳郎


南非比勒陀利亚大学的资深昆虫学家克拉克•朔尔茨(ClarkeScholtz)对屎壳郎也有一定的研究。他说,环大西洋的地区也有以千足虫为食的屎壳郎,他认为这类屎壳郎生活方式的转变十分直接。


朔尔茨评价说,严格来说,成年的屎壳郎并不以粪便为食。它们真正的食物是肠道上的皮细胞,无论这些细胞是来自粪便、细菌还是真菌。以腐肉和无脊椎动物为主要食物,屎壳郎遇到这类食物就像正在冰沙和果汁上大快朵颐。


尽管屎壳郎已经尝遍了不同种类的食物,但是主要食物还是“粪便”。无论它们推粪球、埋藏粪球还是生活在粪球当中,这些小甲虫自恐龙时代就牢记并习惯生活在粪便周围了。


一只在粪球中的屎壳郎幼虫


英国布里斯托大学的布里翁尼•桑德斯(BryonySands)说:“屎壳郎是生态系统的重要组成部分,它们和蜜蜂一样重要,但由于它们令人乏味的生活方式,它们的价值肯定被大大忽视了。”


粪便在现实生活中大量存在,如果没有高效的垃圾处理系统,地球将迅速变成被大量的生活污水包围的沼泽地。屎壳郎在保持生态系统平衡中发挥了重要作用。它们在粪球里产卵,孵化出的幼虫以粪便为食,发育长大的蠕虫将粪便掩埋起来,使得粪便在自然界经过循环后被降解。


朔尔茨用更加具体的数据说明这个问题,他说:“我们在南非有1500万头牛,每头牛每天会拉12次粪便,这相当于每天产生大约5500吨牛粪。如果没有屎壳郎,我们都会生活在齐膝深甚至是齐肩深的牛粪中,而且这还是我们没有考虑大象粪便的情况。”


“屎壳郎不仅快速有效地清除地表上的粪便,还将粪便中所有重要的营养物质带回土壤,从而使土壤更加肥沃,帮助我们的牧场产生更多的效益。”桑德斯如是说。


与南非的800种屎壳郎相比,英国只有区区60种屎壳郎,而屎壳郎所维持的生态系统每年可以为养殖业节省3.67亿英镑。在美国,屎壳郎维持的生态系统所产生的效益也相差无几。屎壳郎不仅提高了牧场土地的肥沃程度,还传播了种子,改善了土壤结构,减少了害虫和寄生虫的泛滥,从而保护人类和牲畜的健康。


在2016年的研究中,桑德斯展示了一项研究成果:屎壳郎能够减少肠道寄生虫在牛群中的传播。不幸的是,农民给牛喂食的抗虫药会从牛粪中排出来,这对屎壳郎来说是个坏消息。桑德斯说,“这个消息有点儿令人忧伤,农民用来治疗肠道蠕虫的化学药物实际上可以杀死屎壳郎,这一做法短期来看会减少牧场上牛肠道寄生虫的传播,但从长远来看,这样会破坏生态平衡。”


人们的确还没有充分意识到屎壳郎的巨大价值,但一些具有开创精神的科学家已经用它们协调生态变化。


黄粪蝇正在以牛粪为食


屎壳郎维护生态平衡最为引人注目的案例,发生于20世纪60年代面临严重“粪便灾害”的澳大利亚。当地的屎壳郎数目有限只能处理有袋目动物(如袋鼠)的粪便,而大量牲畜(如牛)产生的粪便则无法处理。这导致澳洲大面积的农场被牲畜粪便覆盖,苍蝇也大量滋生,空气中弥漫着恶臭。


英联邦科学与工业研究组织(CSIRO)大胆提出开展“澳大利亚屎壳郎项目”。在接下来的20多年中,研究小组从全世界各地引入了53种屎壳郎到澳洲。这些引入的屎壳郎很快发挥了作用,消灭了农场上堆积如山的牲畜粪便,苍蝇的数目也下降了约90%。有人认为:从侧面来说,苍蝇的减少使得澳大利亚的户外咖啡馆得以继续保留下去。


这样成功的项目在澳大利亚和新西兰屡试不爽,而这并不是屎壳郎参与维持生态的唯一项目。研究人员帕特里克•格林森(Patrick Gleeson)说:“CSIRO、澳大利亚以及新西兰政府仍然在屎壳郎研究领域持续努力。”他还提到了最近申请的发展屎壳郎的国家新项目。


一只带有绿色斑纹的屎壳郎


为了研究屎壳郎在维护生态平衡中发挥的作用,罗丝林(Roslin)及其同事还发现了屎壳郎可以减少温室气体排放的证据


“我们正在关注屎壳郎对生态环境产生的巨大影响,屎壳郎能够减少它们居住的单一类型粪便中甲烷气体总量的40%。”罗丝林评价道。“屎壳郎居住的洞穴就像一个通风井道,可以将氧气带入地下所埋藏的粪便周围,而这也改变了不同微生物之间的平衡——产生甲烷的微生物是一种厌氧微生物。”


罗丝林接着说:“当考虑整个食物供应链的气体排放时,屎壳郎发挥的作用则相对较小。尽管如此,我们还是发现了屎壳郎在维持生态平衡中的巨大作用。”这充分体现了生物学家威尔逊(E.O.Wilson)提到的“渺小的生物掌控着地球的运转”。


资料来源:

http://www.bbc.com/earth/story/20170608-some-dung-beetles-have-taken-to-decapitating-millipedes



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