大約12000年前，人類開(kāi)始種植農(nóng)作物。螞蟻已經(jīng)很久了。切葉蟻是最著名的昆蟲(chóng)種植者，屬于昆蟲(chóng)的一種，基于切碎的植物材料，已經(jīng)經(jīng)營(yíng)真菌農(nóng)場(chǎng)超過(guò)5000萬(wàn)年。然而，大約300萬(wàn)年前，螞蟻在斐濟(jì)群島開(kāi)始種植開(kāi)花植物。
牛津大學(xué)植物科學(xué)系的紀(jì)堯姆喬米基博士領(lǐng)導(dǎo)的研究表明，螞蟻農(nóng)業(yè)已經(jīng)改變了植物生理學(xué)數(shù)百萬(wàn)年。養(yǎng)殖螞蟻將富含氮的糞便直接沉積到植物中，這導(dǎo)致了這些高吸水性植物結(jié)構(gòu)的進(jìn)化。這意味著螞蟻衍生的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主動(dòng)瞄準(zhǔn)高吸收部位，而不是作為副產(chǎn)品沉積下來(lái)。這一新的認(rèn)識(shí)可能為我們爭(zhēng)取糧食安全的斗爭(zhēng)提供重要線索。
這項(xiàng)研究的第一作者喬米基博士說(shuō)：“植物吸收氮的速度是植物生長(zhǎng)速度的關(guān)鍵限制因素。大多數(shù)植物，包括我們的作物，從土壤中吸收氮，所以它們不會(huì)自然暴露在非常高的氮濃度下。在這里，幾百萬(wàn)年來(lái)，螞蟻直接將富含氮的糞便沉積在植物中。正在進(jìn)行的工作旨在破譯這項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)的高吸水性植物結(jié)構(gòu)的遺傳基礎(chǔ)，這些結(jié)構(gòu)最終可能會(huì)轉(zhuǎn)移到我們的作物上，從而提高它們的氮吸收率。
這是一種獨(dú)特的農(nóng)業(yè)。螞蟻不僅種植食物，還種植家園：植物提供現(xiàn)成的洞穴，螞蟻筑巢。這種關(guān)系對(duì)雙方都至關(guān)重要：螞蟻已經(jīng)失去了大多數(shù)其他熱帶樹(shù)棲螞蟻的筑巢能力，植物——附生植物(生長(zhǎng)在樹(shù)木表面的植物)——依靠螞蟻獲得營(yíng)養(yǎng)和防御。
為了測(cè)試螞蟻養(yǎng)殖植物的營(yíng)養(yǎng)是否發(fā)生了變化，Chomicki追蹤了螞蟻營(yíng)養(yǎng)在這些斐濟(jì)島植物中的沉積。在培養(yǎng)的植物物種中，專門(mén)的螞蟻會(huì)在植物內(nèi)壁的高吸水疣上排便。在生活在同一斐濟(jì)熱帶雨林的密切相關(guān)的非養(yǎng)殖植物物種中，螞蟻沒(méi)有表現(xiàn)出這種農(nóng)業(yè)行為。這項(xiàng)研究表明，類似的高吸水疣在螞蟻種植的植物中反復(fù)進(jìn)化。
《新植物學(xué)家》今天發(fā)表的研究表明，由于昆蟲(chóng)養(yǎng)殖戶為其作物提供營(yíng)養(yǎng)，它們可能會(huì)改變作物的營(yíng)養(yǎng)，就螞蟻而言，這導(dǎo)致了兩個(gè)伙伴的進(jìn)化。螞蟻和植物。
慕尼黑大學(xué)的倫納教授是這項(xiàng)研究的資深作者，他說(shuō)：“螞蟻對(duì)植物的馴化使螞蟻對(duì)氮的吸收增加了三倍。這種緊密的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)是一項(xiàng)重要的資產(chǎn)，因?yàn)楦缴参锷钤跓o(wú)土樹(shù)冠中。
這支持了這樣一種觀點(diǎn)，即數(shù)百萬(wàn)年的螞蟻農(nóng)業(yè)已經(jīng)將植物生理學(xué)從來(lái)自螞蟻的副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)樵诟呶詧?chǎng)所的主動(dòng)和有針對(duì)性的施肥。就像我們新的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”一樣，計(jì)算機(jī)控制的設(shè)備和無(wú)人機(jī)被用來(lái)在最需要的地方定位養(yǎng)分。這些螞蟻已經(jīng)發(fā)展成為一種特殊的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。它們的目標(biāo)是植物特定組織對(duì)營(yíng)養(yǎng)的過(guò)度吸收。
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