昆虫界劳模、大自然清道夫、脏活累活爱好者、废物回收身体力行者……你可以给学名蜣螂的屎壳郎起很多正能量的绰号,因为它们会食用和掩埋许多动物的粪便,循环利用养分并改良土壤状况。

除南极洲外,每个大陆的森林、草地、大草原和沙漠中都有屎壳郎身影。眼下,这些清道夫正在应对气候变化的影响。

美国田纳西大学的生态学家金伯利·谢尔顿(Kimberly S. Sheldon)花了近20年时间研究蜣螂。她的工作跨越热带和温带生态系统,重点关注它们如何应对温度变化。

最近,谢尔顿于《对话》(The Conversation)杂志撰文,介绍了屎壳郎如何针对环境温度变化,而改变自己处理粪球的方式和孕育后代的行为。

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昆虫没有内部恒温系统。成年昆虫可以通过搬到更温暖或更寒冷地区来适应气候变化,等早期生命阶段(例如幼虫期)的它们迁移能力非常有限,因此会受到温度变化的强烈影响。

然而,屎壳郎似乎有应对之策。我发现成年屎壳郎会改变其筑巢行为,通过将它们的育雏球(brood ball),也就是裹着受精卵的粪球,埋到土壤中更深区域,来保护自己正在发育的后代。

极品废弃物回收专家

人类很喜欢拿屎壳郎开玩笑,但我们无法忽视这些劳模通过收集处理粪便所带来的生态效益。

它们回收养分,帮土壤通风透气,减少养牛业的温室气体排放,减少危害牲畜的害虫和寄生虫。

屎壳郎也是种子的二次传播者。诸如大象之类的动物所产下的粪便含有未被消化的种子,屎壳郎会将粪便和种子打包到一起埋于地下,这可以保护种子不被吃掉,更容易萌发。

全世界大约有6000种屎壳郎,大多数以粪便为食,但也有一部分会食用死去的动物、腐烂的水果和真菌。

某些种类的屎壳郎能利用恒星甚至银河系的光辉来为自己的推粪球工作导航。

另一方面,屎壳郎力量惊人,其中的代表力士是牛头蜣螂(Onthophagus taurus),身为地球最强壮昆虫的它能够拉动超过自身体重1000倍的重量。

堆粪球,滚粪球,埋粪球

屎壳郎会将收集的粪便制成球状,不过制作方式并不统一。有的屎壳郎直接聚团成球,推球行进。

而另一些则先在粪块下挖地洞,让粪便掉入地道并将其打包成团块或球体,接着雌性会在球中产一个卵,前文提到的“育雏球”便由此形成;之后,它们用土壤把地道填上。需要指出的是,那些直接推球的屎壳郎在抵达安全区域后,也会进行育雏工作。

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视频里的屎壳郎将粪球埋到土里

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蜣螂的育雏球,内含虫卵

当卵孵化后,幼虫会以育雏球的粪便为食,化蛹并长大。因此可以说,屎壳郎在育雏球内经历了“卵-幼虫-蛹-成虫”的完全变态过程。

温度升高会缩小屎壳郎后代体型

屎壳郎父母并不负责照顾子女,但它们的筑巢行为会影响下一代。如果雌性将育雏球放至更深的地下(更远离地表),育雏球内的幼虫就会经历更低、变化幅度更小的温度。

育雏球所处的深度十分重要,因为发育过程中的环境温度会显著影响后代存活率和体型等特征。若育雏球外的温度高到一定水平,后代将无法成活;而当温度处于可成活范围内时,温度越高,变化越多,越可能导致后代体型变小,从而影响其繁殖成功率。

较小体型雄性一般竞争不过大尺寸的同类,而更纤小雌性的繁殖能力通常也更弱。此外,小型屎壳郎所能处理的粪便量较少,对人类和生态系统的益处相对轻微。

温室里的甲虫

气候变化使世界许多地区的气温波动更显著,昼夜温差大了。这意味着包括昆虫在内的大量物种不仅要适应更高温度,还需应对每日更大幅度的温度变化。

为研究成年屎壳郎如何对气候问题相关的温度变化做出反应,我们设计了一种外形呈锥形的迷你温室,它能刚好盖住近27升容量的装土桶。

然后,我们将受精的雌性彩虹蜣螂(Phanaeus vindex)随机放入每个加了温室的装土桶,以及相同数量的未覆盖温室的装土桶(作为对照组)。设置于桶中4个不同深度的温度数据记录器显示温室桶内土壤温度确实比对照桶的更高且波动更大。

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上图拍摄于作者团队试验期间,图中有一个锥形温室罩住了一桶土壤

每隔10天,屎壳郎都将得到新鲜牛粪,用以制作育雏球,而我们则仔细地记录每个桶内育雏球的数量、深度和大小。

气候变化赐予屎壳郎两瓶毒药

观察结果表明,身处温室环境的屎壳郎母亲整体上创造了更多的育雏球,但育雏球体积更小,而且被埋到了比对照组更深的区域。

当然,即便位置更深,育雏球周围的环境仍要比对照组的更温暖——不过温度波动的差异倒是因为深度增加而抹平了组别差异。

这个事实也告诉我们,土壤温度随着深度的增加而变得越发稳定,越发不受其上方不断变化的气温的影响。

但另一方面,更深区域所能得到的粪便量更少,这意味着发育后代的营养摄入更少了。在某种意义上,温室环境之于屎壳郎就是两瓶必须喝下其一的毒药:育雏球埋得浅了,温度问题影响发育,埋得深了,营养问题影响发育。

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雄性彩虹蜣螂

气候变化仍可能以我们未测试的方式影响成年粪甲虫,并对下一代产生影响。在未来的工作中,我们计划未来将雌性彩虹蜣螂的育雏球放回温室,观察这些后代的发育和生存情况。

资料来源:

Dung beetle mothers protect their offspring from a warming world by digging deeper

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