30 年前芬蘭一次實驗意外 造就「俄羅斯娃娃」微生態網

一個 30 年前的意外,從此令偏遠的芬蘭奧蘭群島 (Åland) 生態一次過出現 4 種新的物種。

1991 年芬蘭生態學家 Ilkka Hanski 將慶網蛺蝶 (Melitaea cinxia) 引入奧蘭群島的 Sottunga 島,以觀察一種被置於惡劣棲息地的物種的種群如何生存。不過,他不知道該些慶網蛺蝶有如「俄羅斯娃娃」一樣,當中帶著 3 種寄生物:一種本身寄生於慶網蛺蝶中,另兩種則寄生於該慶網蛺蝶寄生物中!

先講慶網蛺蝶的寄生物。牠是寄生蜂物種 Hyposoter horticola 的幼蟲(代號 A),會吃從內到外吃掉慶網蛺蝶幼蟲,最後從宿主腹部爆出並在屍體周圍形成一個繭再化蛹。

另外兩種寄生物則會隱身於 H. horticola 體內:第一種是屬於「超寄生物 (hyperparasite) 」的寄生蜂 Mesochorus cf. stigmaticus (代號 B);第二種則是尖音庫蚊沃爾巴克氏體 (Wolbachia pipientis, 代號 C) , C 會使 A 更易受 B 的影響。

如果所有 3 種寄生物都在慶網蛺蝶幼蟲宿主上, A 會在被 B 殺死之前殺死宿主。不過, B 會在 10 天後鑽出——穿過 A 充滿 C 的屍體,然後是宿主的屍體。

然而不知是甚麼原因,在該 3 個寄生物種不小心被引入 30 年後,並令宿主出現無數次的群族崩潰,所有 4 個物種仍然生活在該個 27 平方公里的小島上。

近期刊於《分子生態學》的研究則以遺傳學角度,找出這些寄生物如何不斷製造這些難以置信的「俄羅斯娃娃」。

領導研究的瑞典隆德大學演化生物學家 Anne Duplouy 向 Live Science 表示,慶網蛺蝶在島上的脆弱立足點,以及幾乎從該棲息地中消失的眾多實例,是「生物多樣性喪失的典型故事」。她解釋,慶網蛺蝶幼蟲僅以當地兩種草原植物為食,使該物種容易受到環境突變影響。不過任由這些草原植物生長,灌木和樹木就會接管這些植物就會被滅絕。

慶網蛺蝶幼蟲 Credit: Sven Damerow/Wikipedia

慶網蛺蝶幼蟲也受到氣候事件的強烈影響,例如乾旱會使牠們過早地從休眠 (diapause) 狀態甦醒過來,該狀態是一些動物胚胎進入假死以在惡劣的條件下生存的情況。 Duplouy 補充,如乾旱發生在秋季,慶網蛺蝶幼蟲甦醒很易會餓死,因為在嚴重的乾旱事件下,植物無法生長因此幼蟲無足夠食物維持到成年階段,數量將會崩潰。

然而,雖然發生了無數次瀕臨滅絕的事件,但由於首次引入該島的慶網蛺蝶具有很高的基因多樣性,該物種仍然存活下來,並繼續擁有非常高的基因多樣性。

另一方面,寄生物一樣存活下來。主要有兩個原因,一是 Sottunga 島上的慶網蛺蝶群族可能與​​群島其他地方同一物種有所隔離,但寄生物則不是如此。 A 和 B 都在飛行能力高於慶網蛺蝶,尤其 A 有破強風飛行的特性。團隊更發現,一些陣風甚至將部份 A 個體帶到 Sottunga 以北無人居住的島嶼上。

其次是 A 具有令人難以置信的高效繁殖策略。每隻雌性慶網蛺蝶每次都會產 50–200 粒卵,但團隊發現這些寄生蜂竟可在幾乎所有卵中出現。 Duplouy 解釋,雌性的 A 會先在草原巡視,檢查慶網蛺蝶卵的發育情況。當準備孵化出幼蟲時,寄生蜂會將卵產在尚仍完好的卵殼內。因此只要慶網蛺蝶存在, A 也很可能繼續出現。不過,B 的繁殖能力相對 A 低得多,在 Sottunga 周圍的島嶼上分佈不太好,並且通過近親繁殖來生存。

這個生態案例提供了一個明確警告,就是在嘗試將任何瀕危物種在新環境中保育繁殖時,都需要極為了解該物種與其相關物種的互動,否則就會對新環境造成嚴重破壞。

雖然 30 年來慶網蛺蝶與該兩種寄生蜂存活率驚人,但隨著氣候變化加劇,因突然乾旱引起的群族崩潰可能會更毁滅性。 Duplouy 指出,奧蘭群島近年已更頻繁出現乾旱, Sottunga 南部的 Föglö 慶網蛺蝶群族在數年前已滅絕,而 Sottunga 上本身的慶網蛺蝶數量不多,可能很快就會見到當地的慶網蛺蝶完全滅絕,她認為:「經過30年的堅持,失去牠們是一種恥辱。」

參考:
Duplouy, A., Nair, A., Nyman, T. & van Nouhuys, S. (2021). Long-term spatiotemporal genetic structure of an accidental parasitoid introduction, and local changes in prevalence of its associated Wolbachia symbiont. Molecular Ecology Vol30 Issue 18, Sept 2021, p4368-4380. doi: 10.1111/mec.16065

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