椿象的護幼行為(三):餵養是哺乳類的專利?不!土椿象類也有哺餵行為喔!


圖 / 向井裕美、安永智秀提供  

土椿象類會在卵快孵化前做規律振動,協助若蟲同時孵化,再產下營養卵供若蟲第一餐,最後雌蟲開始哺餵。目前尚無法解釋這種哺餵行為,不過短暫的食物來源及晚熟型發育模式,解釋了土蝽必須延長照護後代的時間與方式。

(影 / BuNa編集部,フタボシツチカメムシの孵化)

不只鳥類及哺乳動物會哺餵,椿象也行

筆者在館訊 360 期及 372 期曾介紹過椿象多樣的護幼行為,從簡單的護卵及卵塗抹行為(如同椿象科),到攜幼照顧的負子蟲、南美樹皮椿象及東南亞的碩椿象類,親代會提供更多保護以增加後代的存活機會。這一期將介紹護幼的極致照顧:哺餵行為(provisioning)。談及哺餵行為,我們馬上能聯想到的動物即是鳥類及哺乳動物(包含人類),由於剛出生的雛鳥或幼仔有不少物種屬於晚熟型發育模式(altricial),因此親代需再投入一段時間與精力照顧並哺餵幼體,直到牠們能獨立生活與覓食,這些複雜細膩的過程是護幼的極致表現。

亞社會性昆蟲藉交哺行為,傳遞共生菌給幼體

在昆蟲中,有哺餵、照顧能力的鮮明例子,就屬真社會性昆蟲了,如:螞蟻、蜜蜂、白蟻等這類有特化的生殖階級,牠們先羽化的雌性工蟻或工蜂會照顧、哺餵巢中正在發育的幼蟲。而哺餵行為在其他亞社會性昆蟲中,也有不少例子,如:隱尾蠊類(Cryptocercus spp.)及木蠊類(Salganea spp.)的食木性蟑螂,牠們靠著口–肛或口–口的交哺行為 (traphallaxis),藉此傳遞必要的共生菌(原生動物)給幼體,使其腸道能消化纖維素進而轉化為養分以便吸收、發育,類似初乳或益生菌的功效,可以強健幼體的消化系統。這種以母親糞便為食的現象,在其他動物像是無尾熊身上也相當常見,例如無尾熊幼仔需要吃進媽媽糞便裡的共生菌,才能消化尤加利葉而得以順利成長。

白蟻是高度特化、能吃木頭的蟑螂?

椿象的護幼模式相當多樣,其中土椿象類則發展出相當複雜的漸次哺餵行為(progressive provisioning),意指除了護卵外,緊接著在孵化後的每階段哺餵照顧都有縝密的程序。如一種光土椿象(Adomerus variagetus)在產卵前會先利用地表的縫隙凹陷處築巢,並將產下的卵做成球形卵團以方便攜帶,並以抱握的方式保護卵團;卵團孵化後,雌蟲會持續地從巢外帶回榆樹(Ulmus davidiana var. japonica)的種子,供給若蟲取食直到牠們能獨立覓食為止(註1)。雌性親代外出覓食時,能以周圍的景物為線索進行定位,待找到食物後,才能快速準確地返回有幼蟲等待的巢穴。日本朱土椿象(Parastrachia japonensis)也有相似的護幼策略,雌蟲攜回鐵青樹科青皮木(Schoepfia jasminodora)的果實,哺餵若蟲,若環境品質變差,雌蟲則會帶著球形卵團移巢。另一種光土椿象(Adomerus rotundus),則被記錄到更多的護幼細節。當牠的卵團準備孵化時,雌蟲會用身體對卵團做規律性的震動(註2),歷時約21分鐘,這種震動會誘發若蟲一起孵化,簡稱齊化現象(synchronous hatching),而雌蟲的震動行為被認為是一種協助若蟲破卵的機制。若蟲齊化後,雌蟲則開始產生未受精的營養卵(trophic egg),做為一齡若蟲的第一餐,此時所有的若蟲便迅速地取食這些營養卵。由於營養卵的數量有限,很快就會進入下個階段,雌蟲開始分批逐次地從巢外攜回唇形科寶蓋草(Lamium amplexicaule)的種子給若蟲享用,其他種類則也會利用野芝麻屬(Lamium spp.)做為哺餵的食物來源。

Adomerus variegatus光土椿象護幼過程。a. 球形卵團;b. 在巢中護卵的雌蟲;c. 雌蟲正攜帶榆樹種子回巢;d. 雌蟲(藍箭號)與一旁取食種子的若蟲(藍點圈)(照片取自Mukai等人2010文章)
Adomerus variegatus光土椿象護幼過程。a. 球形卵團;b. 在巢中護卵的雌蟲;c. 雌蟲正攜帶榆樹種子回巢;d. 雌蟲(藍箭號)與一旁取食種子的若蟲(藍點圈)(照片取自Mukai等人2010文章)
朱土椿象護卵及哺餵照顧行為(安永智秀博士提供)
朱土椿象護卵及哺餵照顧行為(安永智秀博士提供)
Adomerus rotundus光土椿象的護卵、震動協助孵化行為。箭號為營養卵(取自Mukai等人 2012文章)。
Adomerus rotundus光土椿象的護卵、震動協助孵化行為。箭號為營養卵(取自Mukai等人 2012文章)。
Adomerus rotundus光土椿象震動行為的發生模式(取自Mukai等人 2012文章)。
Adomerus rotundus光土椿象震動行為的發生模式(取自Mukai等人 2012文章)。

缺乏雌性振動的卵團,孵化率在20分鐘內顯著偏低

為了證明震動能提高卵的孵化率,日籍專家向井裕美博士(Dr. Hiromi Mukai)設計了一組實驗,探討比較雌蟲對卵團震動、人為震動及移除雌蟲的無震動之間的差異。結果顯示,維持雌蟲震動若蟲的孵化率在20分鐘內高達100%的全孵化狀態,人工震動處理則在90分鐘內可達50%以上,而直接移除雌蟲不做震動的孵化率則不到30%。此項實驗簡單明瞭,說明了缺乏雌性振動的卵團,孵化率在20分鐘內顯著偏低,雖然最後還是會孵化,但是需要花更長的時間。

3種不同處理(雌蟲自然震動、移除雌蟲不做震動、人為震動)的孵化率(取自Mukai等人 2012文章)
3種不同處理(雌蟲自然震動、移除雌蟲不做震動、人為震動)的孵化率(取自Mukai等人 2012文章)

協助孵化行為,避免同類相殘相食,節省雌蟲護幼時間與能量

而這種協助孵化的行為在演化上到底具有什麼意義?向井博士提出兩個解釋,第一是避免同類相殘相食,第二則是節省雌蟲護幼所投資的時間與能量。由於植物種類的限制使得資源有限,造成若蟲之間對食物的競爭相當強烈,在食物短缺的情況,使得這類的光土椿象有食卵和食同類若蟲的習性,尤其當發育速度不一致時,發育慢就很容易被發育快的個體吃掉。向井博士後續的研究證實透過震動協助齊化能降低同類相食的情況

將護幼行為發展到極致的土椿象

由於土椿象類的生活史較為隱蔽,少有深入研究,目前僅知至少有5個屬(Parastrachia, Sehirus, Adomerus, Canthophorus, Legnotus)被記錄有護卵、產生營養卵及攜帶食物回巢的哺餵行為,牠們的確是將護幼發展到極致的椿象。沒想到這些不起眼而且體長也不過5mm的椿象能發展出如同高等動物般複雜的護幼行為,真的要對牠們肅然起敬!下次有機會若能在野外發現牠們的芳蹤,不妨追蹤一下看牠是否正在收集種子,準備回巢哺餵?

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