條紋楓樹可以反覆變性

不起眼的樹木有著不尋常的性生活

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


條紋楓樹是東部森林中看起來很普通的林下樹木,但外表可能具有欺騙性。這些看似溫順的樹木像有些人更換智慧手機一樣改變性別。當然,當你有四個選擇時,改變性別可能更具吸引力,就像條紋楓樹一樣。

改變性別的能力被稱為環境性別決定。由於雄性和雌性在後代(甚至在植物中)的投入非常不同,因此從一年到一年改變性別的能力賦予了適應性優勢。

一些動物在遇到某些環境條件時可以改變性別,但這種改變通常是不可逆的。由於植物習慣性地脫落和重新生長身體部位,因此對於楓樹來說,反覆改變性別比烏龜容易得多。


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據懷疑或證實,約有198種動物和250種植物物種參與環境性別決定。但對於許多植物來說,科學家缺乏長期觀察來證明或反駁這種狀態。

來自普林斯頓大學和羅格斯大學的一個科學家團隊決定觀察數百棵條紋楓樹四年,以瞭解它們每年選擇的性別。作為開花植物,它們有四種選擇:雄性、雌性、非生殖性和雌雄同株,雌雄同株是指同一棵樹上同時存在雄花和雌花的狀態。最後一種狀態的選擇不超過5%的種群。

雖然在任何給定的兩年期間,樹木最有可能選擇相同的性別,但54%的樹木在四年內改變了性別,26%的樹木至少改變了兩次性別。有1%的樹木每年都改變性別。持續選擇“兩者”的樹木可以將其相對性別表達改變高達95%。

但是樹木改變性別並非沒有明顯原因。相反,它們的狀況產生了強烈的影響。在任何給定的年份,最有可能成為無性系的樹木不出所料是幼樹。最有可能產生雌雄同花的樹木是大型樹木。

在它們居住的東部森林中,白尾鹿經常啃食條紋楓樹的葉子或用鹿角摩擦樹皮。上層樹木也可能掉落或掉落樹枝到它們身上。這種損害會損害楓樹的健康。

科學家曾預計,更健康的樹木更可能選擇雌性,而較弱的樹木更可能選擇雄性,因為雌性透過創造和提供果實和種子,對後代的投入要大得多。這在其他幾種植物物種中也是如此。

他們實際發現的情況恰恰相反:生病的樹木更可能成為雌性,而健康的樹木則為雄性。在任何給定的年份,只有1%的雄樹死亡。雌樹的死亡率在13%到39%之間。

為什麼在健康狀況不佳時選擇雌性?至少另一種楓樹——日本的雞爪槭——在健康狀況不佳時也更傾向於選擇雌性。

答案尚不清楚。至少有一種模型表明,對於植物來說,先表達死亡率較低和生長率較高的性別更有利,尤其是在幼年時。這可能會給樹木時間達到更大的尺寸,然後再投入到一種其代價很可能殺死它的性別中。

參考文獻

Blake-Mahmud, Jennifer, 和 Lena Struwe。“是時候改變了:變性樹的性別表達、健康和死亡率模式。《植物學年鑑》(Annals of Botany) (2019)。”

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