今年秋季橡子豐收——得益於“豐年”

樹木可以透過同步種子生產來智勝松鼠和鳥類等動物

Grey squirrel (Sciurus carolinensis) eating acorns on a street.

豐年可能是松鼠夢想成真的一年。

以下文章經許可轉載自 The Conversation,這是一個報道最新研究的線上出版物。

如果你居住的社群有橡樹,你可能已經注意到,有些年份地面上鋪滿了橡子,而有些年份卻幾乎沒有。生物學家將這種模式稱為“豐年”,在這種模式中,周圍數英里內的所有橡樹要麼結出大量橡子,要麼幾乎不結橡子。


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自然主義者已經宣佈今年秋季是許多樹木的豐年:不僅是橡樹,還有胡桃樹、山毛櫸等都在同一時間結出大量的堅果。

許多其他型別的樹木,從常見的北美物種如松樹和山核桃到東南亞雨林中巨大的龍腦香科植物,都表現出類似的種子生產同步性。但樹木為什麼要這樣做,又是如何做到的呢?

同步種子的益處

每粒種子都包含一個富含能量的澱粉包,用於餵養休眠在裡面的幼樹。這使得它們成為各種動物(從甲蟲到松鼠再到野豬)的美味獎品。

如果樹木協調它們的種子生產,這些食種動物很可能在吃完豐年生產的所有種子之前就吃飽了,剩下的種子就可以發芽。

對於像橡樹這樣依賴動物(如松鼠)將種子從母樹上帶走並埋藏起來的樹木來說,豐年還有一個額外的好處。當堅果很多時,松鼠會埋藏更多的堅果而不是立即吃掉它們,從而將橡樹傳播到更廣闊的地域。

實現同步

樹木如何同步它們的種子生產以獲得這些好處仍然是一個謎,但有幾個因素似乎很重要。

首先,生產大量的種子需要大量的能量。樹木透過光合作用製造食物:利用太陽的能量將二氧化碳轉化為糖和澱粉。然而,資源是有限的。一旦樹木生產出一大批種子,它們可能需要轉而製造新的樹葉和木材一段時間,或者需要一到兩年的時間來補充儲存的澱粉,才能迎來下一個豐年。

但是,單棵樹木如何決定豐年應該在哪一年呢?天氣條件似乎很重要,尤其是春季天氣。如果出現寒流,凍結了樹木的花朵——是的,橡樹確實有花,只是非常小——那麼樹木在接下來的秋季就無法生產很多種子。

夏季的乾旱也可能殺死正在發育的種子。樹木通常會關閉葉子上的氣孔以節約用水,這也降低了它們吸收二氧化碳進行光合作用的能力。

由於一個區域性區域內的所有樹木基本上都經歷著相同的天氣,這些環境線索可以幫助協調它們的種子生產,就像它們同時按下了一個重置按鈕一樣。

研究人員仍在研究的第三種有趣的可能是,樹木正在透過化學訊號“相互交談”。科學家們知道,當植物受到昆蟲破壞時,它通常會向空氣中釋放化學物質發出訊號,告知其其他枝條和鄰近植物應該啟動防禦機制。類似的訊號可能有助於樹木協調種子生產。

然而,對樹木之間交流的研究仍處於起步階段。例如,生態學家最近發現,從葉類蔬菜水菜的根部釋放的化學物質會影響鄰近植物的開花時間。雖然這種交流不太可能解釋數十甚至數百英里範圍內種子生產的大致同步性,但它可能對同步區域性區域很重要。

豐年的影響波及整個食物網

無論原因是什麼,豐年都會對食物鏈的上下游產生影響。

例如,齧齒動物的數量通常會隨著種子產量的增加而激增。這反過來又為以齧齒動物為食的捕食者(如鷹和狐狸)提供了更多食物;鳴禽的築巢成功率降低,如果齧齒動物吃掉它們的卵;並可能增加疾病傳播的風險,如漢坦病毒傳播給人類

隨後的低種子年份導致齧齒動物數量崩潰,影響就會逆轉。

豐年樹木的種子在歷史上對人類的食物供應也很重要,無論是直接食用還是作為牲畜的食物。橡子曾是加利福尼亞州美洲原住民飲食中的主食,家庭會仔細地照料特定的橡樹並儲存堅果以備過冬。在西班牙,最珍貴的火腿仍然來自在橡樹林中漫步的豬,它們每天最多吃掉 20 磅橡子。

所以,下次您秋季散步時,請檢視您當地橡樹下的地面——您可能會看到這個奇妙過程的證據。

本文最初發表於 The Conversation。閱讀 原文

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