生态系统中的蝴蝶效应

导  读

生态系统中的物种之间的互惠关系使得生态系统得以繁荣发展，但缺乏这种关系可能导致整个系统的崩溃。新的研究表明，相对较小的生物体之间的相互作用对于由大型生物体（包括树木和大象）支配的生态系统中的互惠关系至关重要。

编译/陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员）

来源：www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180201173308.htm（2018年2月1日）

原题为：生态系统内即使微小变化也会产生不利影响（Even small changes within an ecosystem can have detrimental effects）

抚育着蚂蚁的介壳虫 照片版权：Kirsten Prior

         众所周知蝴蝶效应（The Butterfly Effect）是指在一个动力系统中，初始条件下微小的变化能带动整个系统长期、巨大的连锁反应。最经常的表述是"一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。"其原因就是蝴蝶扇动翅膀的运动，导致其身边的空气系统发生变化，并产生微弱的气流，而微弱的气流的产生又会引起四周空气或其他系统产生相应的变化，由此引起一个连锁反应，最终导致其他系统的极大变化，被称之为混沌学。

         在生态系统中，小生物之间的相互作用是非常关键的，其影响可以扩大至整个生态系统。

        生态系统中物种之间的互惠关系使得生态系统得以繁荣发展，但缺乏这种关系可能导致整个系统的崩溃。Binghamton大学的最新研究表明，相对较小的生物体之间的相互作用对于以大型生物体（包括树木和大象）为主的生态系统中的互惠关系至关重要。

          宾厄姆顿大学生物科学助理教授Kirsten Prior与佛罗里达大学的Todd Palmer一起研究了合欢荆棘树（东非大草原上的优势树，下图）与栖息在它们身上的蚂蚁之间的共生相互作用。蚂蚁居住在树木中并获得富含糖分的花蜜而受益，而树木则因为蚂蚁能够保护它免受像大象这样的大型食草动物而受益。研究人员发现，第三个合作伙伴介壳虫是影响蚁群规模和活动的最重要资源，以及它们对掠食者的有效防御。介壳虫产生的蜜露对蚂蚁来说是一种稳定的糖源，在漫长的干燥季节里，当树上的花蜜稀少时，介壳虫就会提供营养给蚁群。

合欢荆棘树（图片来自网络）

合欢荆棘树上蚂蚁窝（图片来自网络）

介壳虫（图片来自网络）

        "虽然这种蚂蚁-植物互惠相互作用得到了很好的研究, 但我们的研究表明, 这种坚固的相互作用比以前想象的更复杂," Prior说， "我们了解到, 互惠互利涉及第三个参与者介壳虫, 以树汁为食, 并产生一种叫做蜜露的粪便, 蚂蚁也以蜜露为食, 使蚂蚁成为更强壮的互惠共生体。

        Prior说，互惠互利为生物体在塑造生态系统方面提供了重要的相互作用。“金合欢树为蚂蚁提供了食物和住房，而蚂蚁通过提供痛苦的叮咬来阻止大型草食动物，主要是大象。这种互惠互利是一个关键的相互作用，将介壳虫从金合欢树上移除也会带来负面效应，因为金合欢树不能为蚂蚁制造足够的食物。”

        Prior计划继续她的研究, 进一步探讨共生物种之间的复杂相互作用如何形成生态系统, 以及全球变化如何也会对改变这些重要的相互作用产生重大影响。

Journal Reference:

Kirsten M. Prior, Todd M. Palmer. Economy of scale: third partner strengthens a keystone ant-plant mutualism. Ecology, 2018; DOI: 10.1002/ecy.2104

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