蝴蝶與螞蟻如何溝通?師大中興跨國團隊解密

記者 陳璽安/報導

過去科學家已經知道小灰蝶與螞蟻之間有很緊密的共生關係,但這兩種生物舊竟是如何溝通、如何吸引彼此的呢?台灣師範大學、中興大學與日本京都大學、比利時魯汶大學所組成的跨國究團隊揭開了這個謎題,指出牠們是利用人耳聽不見的聲音振動訊號來溝通,研究成果已於上(12)月6日刊登於國際期刊《科學報告》(Scientific Reports)。

研究團隊以台灣常見的虎灰蝶及其共生螞蟻懸巢舉尾蟻為研究對象,解開牠們的溝通之謎。圖為虎灰蝶成蟲,王俊凱/提供

所謂共生關係指的不同生物之間互相依賴、雙方獲利的關係,過去科學家已經知道小灰蝶與螞蟻之間存在著緊密的共生關係,小灰蝶的幼蟲具有蜜腺等「喜蟻器官」,會分泌蜜露吸引螞蟻並供螞蟻取食,同時被吸引而來的螞蟻也會展開照護行為,進而提升小灰蝶幼蟲的存活率。然而科學家也發現,小灰蝶蛹並不具備喜蟻器官,卻同樣能吸引螞蟻前來,令人好奇小灰蝶是否有其它吸引螞蟻的機制呢?答案就是人耳聽不見的振動訊號

此研究團隊由師大生科系徐堉峰教授及林岳賢碩士、中興昆蟲學系楊曼妙教授及廖一璋博士、日本京都大學楊景程副教授以及比利時魯汶大學Johan Billen教授所組成,他們以台灣常見的「虎灰蝶」及其共生螞蟻「懸巢舉尾蟻」為研究對象,從昆蟲行為學、昆蟲聲學及形態學角度切入,解開牠們之間溝通的摩斯密碼。

研究團隊發現,虎灰蝶的幼蟲及蛹都可發出振動訊號,特別是幼蟲能夠發出3種不同的訊號,而回播實驗也顯示這些訊號都能夠吸引螞蟻聚集並進行照護行為。研究團隊也發現舉尾蟻會藉由摩擦腹部及腰節的發音器發出聲音訊號,並吸引其他螞蟻聚集;研究團隊進一步分析小灰蝶與螞蟻的訊號,更發現雙方在訊號長度及主頻率上具有極高的相似性,證實了這些振動訊號在蝴蝶及螞蟻的共生關係中扮演著極其重要的角色。

小灰蝶幼蟲會分泌蜜露供螞蟻取食,同時獲得螞蟻的照顧。圖為正在被舉尾蟻照護的虎灰蝶幼蟲,王俊凱/提供

為了解開小灰蝶與螞蟻的溝通之謎,研究團隊不但需要挑燈夜戰,還得吃上皮肉痛,林岳賢即指出,試驗初期,為了在室內建立足量的小灰蝶及舉尾蟻族群,團隊花了許多時間在野外蒐集材料,也常常在實驗室熬夜,團隊成員被舉尾蟻咬得體無完膚更是家常便飯,好在研究順利發表了。

而廖一璋也指出,昆蟲的振動訊號大多是人耳聽不見的聲音,必須以特定儀器才能錄音,過去學術界鮮少重視這一塊,這份研究也讓台灣在生物振動學(Biotremology)的領域的國際能見度有所提升

研究團隊同時指出,這份研究也開啟了許多有趣的科學議題,例如研究也發現蟻后具有與工蟻相同的發音器,蟻后訊號的形式及其功能為何?雄蟻是否也具有發音器?蝴蝶的幼蟲及蛹是如何發出聲音?牠們發音器的位置在哪裡?蝴蝶及螞蟻共生關係的建立可藉由化學氣味及振動訊號,但這兩者對於促進牠們共生關係的貢獻度各為何?此外,台灣還有許多不同物種的小灰蝶及其共生螞蟻,牠們的共生關係又是如何建立的呢?讓我們期待昆蟲學家們後續的努力成果吧!

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