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非傳粉榕小蜂對(duì)榕樹(shù)種子產(chǎn)出的影響

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摘 要 榕屬植物目前在我國(guó)東南沿海城市常作為行道樹(shù),也是熱帶森林的關(guān)鍵種。 榕樹(shù)的花序種子產(chǎn)量常受非傳粉榕小蜂影響。 文章分析了寄生于榕樹(shù)的幾類(lèi)非傳粉榕小蜂,就非傳粉榕小蜂對(duì)種子產(chǎn)出的影響進(jìn)行了總結(jié),以期為榕樹(shù)蜂共生系統(tǒng)的研究提供參考。 關(guān)鍵詞

  摘 要 榕屬植物目前在我國(guó)東南沿海城市常作為行道樹(shù),也是熱帶森林的“關(guān)鍵種”‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 榕樹(shù)的花序種子產(chǎn)量常受非傳粉榕小蜂影響‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 文章分析了寄生于榕樹(shù)的幾類(lèi)非傳粉榕小蜂,就非傳粉榕小蜂對(duì)種子產(chǎn)出的影響進(jìn)行了總結(jié),以期為榕樹(shù)蜂共生系統(tǒng)的研究提供參考。

  關(guān)鍵詞:榕樹(shù); 非傳粉榕小蜂; 種子

生態(tài)學(xué)報(bào)

  榕樹(shù)屬于蕁麻目桑科,全世界約有榕屬植物750 種。 在熱帶森林中,榕樹(shù)作為“基石”物種,所形成的花序?yàn)樵S多動(dòng)物提供食物來(lái)源。 榕樹(shù)為隱頭花序,其花著生在花序軸膨大內(nèi)凹形成的中空花序托內(nèi)。 超過(guò)一半的榕樹(shù)是雌雄異株,雄性和雌性的功能分別屬于不同的個(gè)體,根據(jù)其培育幼蟲(chóng)或產(chǎn)生種子的功能,分為雌雄株。 雄株結(jié)雄果,果內(nèi)生長(zhǎng)癭花和雄花,癭花為特化的雌花,幾乎不形成種子,花柱較短且直,柱頭為喇叭狀,有利于傳粉榕小蜂產(chǎn)卵。 雌株結(jié)雌果,果內(nèi)生長(zhǎng)大量雌花,花柱較長(zhǎng)且彎曲,柱頭不呈喇叭狀,傳粉榕小蜂難以產(chǎn)卵到子房,雌花授粉后逐漸發(fā)育為種子。 而在雌雄同株的榕樹(shù),隱頭花序內(nèi)同時(shí)生長(zhǎng)雌花、癭花和雄花,同一花序內(nèi)可以同時(shí)產(chǎn)生種子和傳粉蜂后代。

  1 榕樹(shù)與榕小蜂

  1.1 榕樹(shù)與傳粉榕小蜂的互惠共生

  榕樹(shù)隱頭花序雌、雄花成熟間隔幾周到數(shù)月之間,雄花成熟時(shí)雌花已枯萎,先熟的雌花不會(huì)得到同一花序雄花產(chǎn)生的花粉。 榕樹(shù)僅能由花序內(nèi)羽化出飛的傳粉榕小蜂攜帶花粉離開(kāi)花序,尋找新的雌花期花序,通過(guò)苞口通道進(jìn)入,為雌花授粉。

  榕樹(shù)-榕小蜂系統(tǒng)一直是互利共生行為的最佳題材之一,幾乎所有的榕樹(shù)都與一種傳粉榕小蜂專(zhuān)性互利共生,在長(zhǎng)期的演化中,兩者在形態(tài)和結(jié)構(gòu)上相互適應(yīng)。 如榕樹(shù)的隱頭花序在雌花期苞口開(kāi)放,為了確保花序成熟時(shí)傳粉榕小蜂恰好到達(dá),花序會(huì)散發(fā)出特定種類(lèi)的揮發(fā)物,這些揮發(fā)物只會(huì)在雌花期的時(shí)候吸引特定種類(lèi)的傳粉榕小蜂到來(lái)[1]。

  待榕小蜂進(jìn)入后,花序苞口閉合,為榕小蜂提供了傳粉和產(chǎn)卵的環(huán)境。 而傳粉榕小蜂也進(jìn)化出了花粉刷和花粉袋,在榕果中主動(dòng)收集和散布花粉,提高傳粉效率。 基于種群繁衍的策略,在榕果中,榕小蜂先產(chǎn)卵,后傳粉,先在柱頭平面上搜索合適的子房,然后用細(xì)長(zhǎng)的產(chǎn)卵針通過(guò)柱頭和花柱快速將卵產(chǎn)在珠心和珠被間。

  1.2 榕-蜂共生系統(tǒng)中的非傳粉榕小蜂

  除了傳粉者之外,在已發(fā)現(xiàn)的榕-蜂共生系統(tǒng)中,大多數(shù)都有非傳粉榕小蜂(下文簡(jiǎn)稱(chēng)NPFWS)參與,數(shù)量從1~36 種不等。 它們將卵產(chǎn)在榕果中,依賴(lài)花序繁殖后代卻幾乎從不為雌花傳粉。 NPFWS通常在果外產(chǎn)卵,雌蜂停留在花序上,用觸角敲擊花序果壁,當(dāng)找到適宜的產(chǎn)卵位點(diǎn)后,用長(zhǎng)的產(chǎn)卵針插入花序,將卵產(chǎn)在子房中。 少數(shù)的NPFWS如欺騙性小蜂可進(jìn)入花序產(chǎn)卵,它們和傳粉榕小蜂一樣通過(guò)柱頭、花柱將卵產(chǎn)在珠心珠被間。

  這些非傳粉蜂根據(jù)其營(yíng)養(yǎng)獲取方式可以分為三類(lèi):造癭蜂(gall-maker)、寄生蜂(hyperparasitic)和寄居蜂(inquiline)。 造癭蜂誘導(dǎo)雌花子房異常增殖成蟲(chóng)癭,以蟲(chóng)癭內(nèi)組織為食; 寄居蜂無(wú)法誘導(dǎo)出蟲(chóng)癭,其卵產(chǎn)于造癭蜂的蟲(chóng)癭,與造癭蜂后代爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng),最終導(dǎo)致造癭蜂后代死亡; 寄生蜂將卵產(chǎn)于蟲(chóng)癭內(nèi)的幼蟲(chóng)蟲(chóng)體中,以幼蟲(chóng)和植物組織為食。

  NPFWS種類(lèi)眾多,產(chǎn)卵時(shí)間跨度極大,最早在花序尚處于總苞片包裹的雌前期時(shí),已有造癭蜂將卵產(chǎn)在雌花子房,早期生長(zhǎng)的蟲(chóng)癭通常可以占據(jù)更好的生態(tài)位,獲得更多養(yǎng)分和更好的發(fā)育。 在造癭蜂產(chǎn)卵后寄生蜂和寄居蜂就陸續(xù)找到花序,將卵產(chǎn)在造癭蜂誘導(dǎo)成的蟲(chóng)癭中,這個(gè)過(guò)程最晚一直持續(xù)到間花期。 同一花序在不同時(shí)期被多種榕小蜂產(chǎn)卵,不同種榕小蜂發(fā)育期存在差別,但無(wú)論在什么時(shí)期產(chǎn)卵,當(dāng)花序成熟苞口苞片松動(dòng)后,花序內(nèi)榕小蜂幾乎都在同一時(shí)期羽化。 在等待傳粉榕小蜂雄蜂在苞口開(kāi)辟通道后,陸續(xù)出飛。

  2 各類(lèi)NPFWS對(duì)榕樹(shù)花序種子形成的影響

  在花序發(fā)育過(guò)程中,NPFWS也在花序中產(chǎn)卵,NPFWS種類(lèi)眾多,產(chǎn)卵期分化明顯。 NPFWS數(shù)量在群落中有較高的比例,能夠進(jìn)入花序產(chǎn)卵的非傳粉榕小蜂和果外產(chǎn)卵的非傳粉榕小蜂都不會(huì)主動(dòng)為雌花授粉,而是產(chǎn)卵在子房形成蟲(chóng)癭。 花序內(nèi)雌花數(shù)量有限,每一朵雌花被誘導(dǎo)成蟲(chóng)癭便少了一個(gè)可以發(fā)育為種子的子房。 寄生蜂和寄居蜂雖然不會(huì)將可能發(fā)育為種子的子房誘導(dǎo)為蟲(chóng)癭,但也存在啃食種子的情況,直接減少種子產(chǎn)量。 榕樹(shù)-榕小蜂群落關(guān)系復(fù)雜,其中各類(lèi)NPFWS對(duì)種子的產(chǎn)出影響,一直是榕蜂共生關(guān)系研究的熱點(diǎn)。

  2.1 果外產(chǎn)卵的造癭蜂

  在榕-蜂共生系統(tǒng)中,造癭的NPFWS通常會(huì)抑制種子的產(chǎn)出,多種榕樹(shù)的研究表明,Idarnes屬、Critogaster屬和Aepocerus屬通過(guò)直接影響種子產(chǎn)量或與種子發(fā)育競(jìng)爭(zhēng)資源的方式對(duì)種子的產(chǎn)量造成負(fù)面影響[2]; 對(duì)大葉榕的研究表明,Epichrgsomallinae 亞科的NPFWS在夏季種群占優(yōu)勢(shì)時(shí),種子結(jié)實(shí)率會(huì)降低[3]。 NPFWS不同的繁殖策略不同所造成的影響程度亦不同,在雌花授粉前產(chǎn)卵的NPFWS有更多的雌花可以選擇,并且早期生長(zhǎng)可以在榕果空間中占據(jù)有利的位置。

  張鳳萍等人對(duì)鈍葉榕的研究發(fā)現(xiàn),雌花期以前產(chǎn)卵的造癭蜂Walkerella sp.、Micranisa sp.、Sycophilomorpha sp.均能誘導(dǎo)產(chǎn)生堅(jiān)硬的大型蟲(chóng)癭,會(huì)使榕果內(nèi)本應(yīng)形成種子的子房因?yàn)槿鄙贍I(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)空間而發(fā)育失敗,降低種子產(chǎn)量; lucie conchou對(duì)F. guianensis的研究也發(fā)現(xiàn)了,當(dāng)造癭蜂Aepocerus sp.、Ficicola sp.存在時(shí),種子數(shù)量顯著減少[4]。

  在細(xì)葉榕中的一種雌前期產(chǎn)卵的造癭蜂Meselatus bicolor Chen的研究表明,大部分M. bicolor蟲(chóng)癭發(fā)育的榕果中沒(méi)有種子形成,M. bicolor能夠完全阻止種子的生長(zhǎng); 細(xì)葉榕另一種造癭蜂Odontofroggatia galili的研究表明,細(xì)葉榕種子數(shù)量隨O. galili蟲(chóng)癭數(shù)量的增加而減少,O. galili對(duì)細(xì)葉榕種子的影響顯著。 這一類(lèi)早于傳粉榕小蜂產(chǎn)卵的NPFWS對(duì)種子的減少表現(xiàn)在占用子房、掠奪榕果資源上。

  但在高山榕的研究中認(rèn)為,早于傳粉榕小蜂產(chǎn)卵的Sycophilomorpha sp.,并不會(huì)影響種子數(shù)量; 在聚果榕的研究中也表明,產(chǎn)卵期較長(zhǎng)的造癭蜂Platyneura mayi在雌前期產(chǎn)卵對(duì)種子產(chǎn)出影響不顯著,而當(dāng)P. mayi于間花期產(chǎn)卵時(shí),對(duì)種子產(chǎn)出影響顯著(徐法建,2007),可能是造癭蜂將卵產(chǎn)在授粉的雌花中,因而直接減少了種子的產(chǎn)出。

  2.2 寄生蜂與寄居蜂

  寄生蜂與寄居蜂在造癭蜂產(chǎn)卵后將卵產(chǎn)在造癭蜂的蟲(chóng)癭內(nèi),大多在間花期產(chǎn)卵。 在對(duì)聚果榕多種寄生蜂的研究表明,寄生蜂對(duì)種子產(chǎn)出沒(méi)有顯著影響; 對(duì)高山榕寄生蜂Sycophilomorpha sp.的研究表明,Sycophilomorpha sp.與種子數(shù)量沒(méi)有顯著負(fù)相關(guān); 對(duì)F. guianensis的研究表明,寄生蜂physothorax sp.對(duì)種子的產(chǎn)出沒(méi)有影響。

  2.3 欺騙性小蜂

  部分榕樹(shù)存在欺騙性小蜂,這些欺騙性小蜂雖然和傳粉榕小蜂同樣進(jìn)入果內(nèi)產(chǎn)卵,但不具花粉刷和花粉袋,不會(huì)主動(dòng)為雌花授粉。 在目前,對(duì)多種欺騙性小蜂研究結(jié)果均表明,欺騙性小蜂的數(shù)量增多時(shí),榕果種子的產(chǎn)出明顯減少。

  2.4 啃食種子的NPFWS

  除了上述幾種類(lèi)型外,還有一部分NPFWS會(huì)直接啃食種子,稱(chēng)為種子捕食者(seed predators)。 早有研究表明寄生于榕果的小蜂可能會(huì)啃食授粉的胚珠,而使種子數(shù)量減少; 在對(duì)F. citrifolia的研究發(fā)現(xiàn),Idarnes carme物種群體雄性幼蟲(chóng)有時(shí)會(huì)以種子作為食物; 細(xì)葉榕中也發(fā)現(xiàn)了Philotrypesis taiwanensi偏好將卵產(chǎn)在已授粉的子房中,專(zhuān)以種子為食。 榕樹(shù)不會(huì)通過(guò)化學(xué)防御的方式制裁這類(lèi)種子捕食者,因?yàn)榛瘜W(xué)防御可能會(huì)損害其傳粉者。

  3 結(jié)語(yǔ)

  在榕-蜂共生系統(tǒng)中,寄生蜂和寄居蜂對(duì)花序的種子產(chǎn)出無(wú)影響或影響不顯著; 造癭蜂和種子數(shù)量的關(guān)系總體表現(xiàn)為負(fù)相關(guān),但也存在一定的不確定性,特別是在傳粉前、后產(chǎn)卵差別明顯; 而欺騙性小蜂會(huì)讓更多的雌花得不到授粉而無(wú)法發(fā)育為種子; 種子捕食者則會(huì)直接減少種子的數(shù)量。 在榕-蜂共生系統(tǒng)漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷史中,榕樹(shù)、傳粉榕小蜂、NPFWS三者相互作用,維持了群落的穩(wěn)定性。

  生態(tài)論文投稿刊物:《植物生態(tài)學(xué)報(bào)》(月刊)創(chuàng)刊于1955年,是由中國(guó)科學(xué)院主管、中國(guó)科學(xué)院植物研究所中國(guó)植物學(xué)會(huì)主辦的我國(guó)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)刊最早的專(zhuān)業(yè)性學(xué)術(shù)刊物。主要刊登:植物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域及與本學(xué)科有關(guān)的創(chuàng)新性原始論文或有新觀點(diǎn)的國(guó)際植物生態(tài)學(xué)研究前沿和動(dòng)態(tài)的綜述。獲獎(jiǎng)情況:中國(guó)期刊方陣“雙效”期刊.

  失去傳粉榕小蜂的榕-蜂共生系統(tǒng),花序無(wú)法完成發(fā)育,NPFWS幼蟲(chóng)也會(huì)死在花序中; 缺失NPFWS的榕-蜂共生系統(tǒng),傳粉榕小蜂產(chǎn)卵范圍擴(kuò)大。 因此NPFWS在占用子房的同時(shí),也幫助花序限制了傳粉榕小蜂的產(chǎn)卵范圍,從而幫助穩(wěn)定了榕-蜂共生關(guān)系‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 這些結(jié)果都強(qiáng)調(diào)了在榕果產(chǎn)生種子的研究中NPFWS的重要性。

  參考文獻(xiàn):

  [1]楊升,陳友鈴,吳文珊,等.薜荔榕小蜂對(duì)薜荔和愛(ài)玉子雌花期花序揮發(fā)物的行為反應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(21):7161-7169.

  [2]ELIAS L G,TEIXEIRA S P,KJELLBERG F,et al.Diversification in the use of resources byIdarnesspecies:bypassing functional constraints in the fig–fig wasp interaction[J].Biological Journal of the Linnean Society,2012,106(5):114-122.

  [3]吳文珊,陳友鈴,葉海燕,等.福州大葉榕的傳粉生物學(xué)[J].林業(yè)科學(xué),2012(9):76-81.

  作者:張宇豪

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