有一种螺能在岩石上“种植”藻类,并细心浇水、除草、施肥、除虫

科科的备忘录 2024-09-23 03:44:33

2024年9月22日,我国迎来第七个中国农民丰收节,俗话说“民以食为天”,农业对人类生活的重要性不言而喻。

农业活动步骤复杂,仅种植、收获程序中就包含许多步骤,许多早期文明都被排斥在农业之外,直至现代,仍有原始部落处于采集狩猎的阶段,未踏入农业社会。因此,当我们提到农业时,大部分人会自然而然地认为,这是人类独有的发展路径,动物不可能发展出此类行为。

然而,在遥远的南非海岸潮间带,却有一种与人类共享农业奇迹的美丽居民,它们是一群生活在海中的小螺,不像其他螺那样爬来爬去地啃食食物,而是在岩石上开辟出一块“农场”,“种植”藻类,细心地浇水、除草、施肥、除虫,每一道程序都井井有条,这独特而精湛的农业技巧,能让很多“五谷不分”的人自愧不如。

壳“耕”嘴“种”,开垦田地

岩石上的长刺星笠螺和它的“农场”。图片来源:iNaturalist

图中这位生活在大海里的“小农场主”,叫作“长刺星笠螺”(Scutellastra longicosta),属于笠螺科星笠螺属。螺如其名,它们的贝壳形若斗笠,几乎没有螺旋,呈扁平的椭圆形,壳口向下大开,就像一顶扁扁的帽子盖在动物身上。

同时,作为星笠螺属的一员,长刺星笠螺的贝壳呈多角星状,质地坚固,有粗细不均的放射肋,壳缘突出。它的壳中央是亮白色的,从中间向四周呈放射状分布着10余根黑色的放射肋,壳体在壳边缘突出,如同一颗闪耀着尖锐光芒的十芒星,有时内表面还闪烁着淡淡的蓝色光泽,如同星星般美丽。

长刺星笠螺贝壳的外观如同一个锅盖,动物居住其中(右上方图为其内表面)。图片来源:维基百科

然而,它们的独特之处不仅在于外表,更在于它们不同寻常的“农业”技能。

种植需要阳光、田地、水和二氧化碳,还需要一个相对稳定、安全的环境。大海虽然辽阔,但深海无光,中层缺地,浅海危险,适合当“农场”的地方并不多。幸而,长刺星笠螺独特的壳形能让它们找到适合耕种的地区——海岸线周围的潮间带,也就是那些受波浪冲刷,时而被淹没时而又露出水面的地方。在那里,潮水来又去,有干死之虞,风高浪又急,动物无立足之地。因此,潮间带很少有大型捕食者光顾。

然而,波浪和干燥对长刺星笠螺几乎毫无影响。厚重的笠状外壳如同一顶锅盖,阻止了水分散失,宽大的腹足具有强力吸附的能力,再配合外壳重量,使它们极难被波浪冲走。因此,长刺星笠螺成为当地潮间带体型最大的动物之一,很少受到攻击。

南非潮间带的岩石,长刺星笠螺就生活在其上。图片来源:Science Photo Library

解决了安全问题,就可以不受干扰地开辟“农场”了。

长刺星笠螺以生长在岩石上的藻类为食,而适合耕种的岩石需要表面积大且形状平坦,“农场”的选址就很谨慎,当长刺星笠螺找到适合栖息的岩石时,就会选择岩石中间的位置定居下来。

它们啃光那里的藻类,将岩石裸露出来,在吃饱喝足的同时会产生一种酸性黏液,将岩石腐蚀,并用它们的放射状壳尖刮擦岩石,磨出一个凹槽,与外壳紧密贴合,形成一个密不透风的小屋,如同广阔农场中农民居住的房子一样。

在建好自己的住处后,长刺星笠螺就会开垦周围的岩石,啃食掉周围附着的其他藻类,形成一道道犁沟,吸引它们最喜欢的藻类食物——疣状褐壳藻(Ralfsia verrucosa)。

疣状褐壳藻使用孢子进行繁殖,当孢子们从水中迁居到长刺星笠螺的“农场”后,长刺星笠螺就开始对“农场”进行精心护理了。

定居的长刺星笠螺,前方是裸露的岩石,后方是生长的疣状褐壳藻。图片来源:Observation.org

除草驱虫,精耕细作

一只7cm的长刺星笠螺可以“耕种”约150cm2的区域,在这片小小的“农场”上,长刺星笠螺就是农场主人和管理者,它们定期清除农场上的杂草(指岩石表面的其他藻类),保证褐壳藻能够茁壮生长。

然而,就像麦田里经常会有虫子、田鼠光顾一样,长刺星笠螺也会受到小动物的打扰。同样,生活在当地的小型食藻动物,如羊眼帽贝(Cymbula oculus)、松螺(Siphonaria)和寄居蟹也在岩石上吃藻,作为神经系统不发达的动物,没有“眼力见”的它们经常吃着吃着,就误入长刺星笠螺的“农场”。这些小型动物通常以较小的幼藻为食,抹杀了其长大的可能,这种“竭泽而渔”的行为严重影响了“农场”产量。

对于这些“不劳而获”的小偷,长刺星笠螺自是不会容忍。此时,贝壳边缘长长的刺就起到了作用,只见它们“气势汹汹”地提起贝壳从家中爬出,赶到入侵者身边,收缩肌肉,用力将贝壳坚固的刺向前猛击,将小偷直接砸飞。小动物们身体离地,掉下岩石,如同被铁扇公主扇飞的孙悟空,随着水流飘飘悠悠,很难再次入侵长刺星笠螺的领地了。

从水上观察长刺星笠螺和它们的领地。图片来源:iNaturalist

浇水施肥,提高产量

长刺星笠螺的“农业技能”并没有止步于此,它们的“农场”建在潮间带的岩石上,每当退潮就会露出海面,虽然短期露出海面有助于藻类吸收空气中的二氧化碳,促进植物生长,但若长时间露出,就会导致外围藻体失水干燥,影响生长速度甚至被直接晒死。

作为“农场”主人,长刺星笠螺自然不会坐视不理。人类农民在旱天里会从家里的水缸取水浇灌作物,而长刺星笠螺也有自己的“水箱”:它们厚重的外壳与岩石紧密相连,严丝合缝,可以存贮大量水分。退潮时,长刺星笠螺便从壳下将水缓慢释放,浇灌藻类,使其水分保持在生活的最佳状态,让藻类能够茁壮成长。

退潮时的长刺星笠螺。图片来源:iNaturalist

长期在一片土地耕种,必定会面临土地营养退化的问题。古代文明刀耕火种,一片土地在耕种两到三年后,就会变得贫瘠。当人类使用“粪肥”和“绿肥”这类天然含氮的有机物后,土壤就能循环利用了。

虽然藻类大部分营养都来源于海水,对岩石要求也不高,但长刺星笠螺仍然懂得使用“粪肥”。它们用自己释放的含氮排泄物——尿液和粪便中的铵和尿素,为藻类施肥,同时在每次爬行巡视领地时,都会沿外壳边缘释放自己分泌的、含有丰富氮氧化物的黏液,通过再生有限的营养物质来提高藻类“农场”的产量。

长刺星笠螺耕种的面积虽然小,但效益显著。在它们的精心照料下,褐壳藻的生产力较其他地方高出约30%,相比于其他藻类,疣状褐壳藻的生长速度本就很快,当定居到长刺星笠螺精心为其准备的耕地时,更是“如虎添翼”,经常在长刺星笠螺的周围形成面积广大且密度极高的浓厚藻毯,如同一层褐色的油漆刷在岩石表面,令人看后赞叹不已。

身旁生长着大量褐壳藻的长刺星笠螺。图片来源:iNaturalist

定期收获,持续发展

虽然“农场”里的食物足够长刺星笠螺吃上许久,但它们却深谙“可持续发展”的重要性,吃起藻类来相当谨慎。每次进食,长刺星笠螺只会吃掉一小片“农场”中藻类的上半部分,如同人类收获韭菜时,一般每次只割一茬,随即就去往另一个区域进食。

它们的空间记忆能力极强,能够记住自己去过哪些地方,再休养生息一段时间,被吃过的藻类就会重新长出,长刺星笠螺获得源源不断的新鲜食物供应,不需再像其他螺类那样东奔西跑寻找食物。

不仅如此,长刺星笠螺惊人的记忆力还表现在“老螺识途”上,科学家实验性地将它们从“农场”移走并放到附近地点,而这些“小农场主”竟然能够准确找到回家的路,重新返回自己的领地。这种对领地的独特记忆力在自然界中十分罕见,这使小小的“农夫”们更显神奇。

即使被移走,长刺星笠螺也能回到它们的“农场”。图片来源:iNaturalist

除了提供美味食物外,精心栽培的褐壳藻还成了长刺星笠螺的“天然掩蔽”和“养娃资金”。从幼贝开始,长刺星笠螺就展现出一种独特的繁育习性。

褐壳藻长在长刺星笠螺的壳上,为它们提供天然掩护,而新生的小长刺星笠螺倾向于定居在较大的同种笠螺的壳上,父母背着幼贝,为它们提供保护,小星笠螺正好以生长在那里的褐壳藻为食。随着逐渐长大,它们会移动到岩石上,在觅食的同时不断移动,最终找到一块无主之地,创建自己的藻类“农场”。

这种独特的繁育策略使它们的后代能够在良好的环境中茁壮成长,延续这一奇妙的“农业传统”。随着个体越来越多,周围的土地都被它们占据,它们将大多数其他物种驱赶出这片岩石以外,形成密集连片的“家族农场”,形成排他的、单一物种的,不移动的领地,互相守望相助,将岩石变成了族群的“私有财产”。

一大群长刺星笠螺形成的“集体农场”。图片来源:iNaturalist

结语

可以这样说,这些长刺星笠螺已经形成了“农业社会”的雏形,它们凭借惊人的劳动能力开荒拓土,为家族和后代繁衍生息,与人类在农业社会的生存智慧如出一辙。

策划制作

出品丨科普中国

作者丨古明地恋 科普创作者

监制丨中国科普博览

责编丨董娜娜

审校丨徐来 林林

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