基于集合种群理论框架的榕树-榕小蜂互惠系统动力学模型

互惠共生指双方物种都能通过对方增加适合度的种间关系。榕树与榕小蜂的传粉关系是自然界中典型的互惠共生系统,这种互惠关系发生在榕果中,也就是榕果是种间作用的场所,榕小蜂在其中传粉和产卵。由此,可以把榕果看作榕小蜂的生境斑块,利用集合种群理论框架构建榕树与榕小蜂互惠关系的动力学模型,研究这个互惠系统的稳定性和续存条件。由于这里的生境斑块(榕果)的动态变化性(榕果产生和掉落),模型不同于传统的生境斑块固定不变的集合种群模型,增加了描述生境动态的维度。模型表明:(1)榕果产生率足够大(大于一个阈值)是榕树与榕小蜂互惠系统能够续存的必要条件;(2)榕树和榕小蜂互惠系统存在双稳态现象(Allee效应),这个互惠系统续存需要种群大小超过一个阈值,换言之,种群大小低于这个阈值时,系统必然灭绝;(3)榕果产生率增加使榕小蜂种群增加,但不会影响未被占据的榕果数量。我们的模型不但可用来研究榕树与榕小蜂互惠系统的动力学性质,而且也是集合种群理论斑块动态化的发展。

福建省6种榕树及其传粉小蜂共生体系的比较

榕树(Ficusspp.)和榕小蜂共生体系是由宿主和共生者之间的生殖配合维系的.采用隐头花序解剖、对比观察的方法研究了福建省东北部6种榕树及其共生昆虫传粉体系的种间差异.结果表明:6种榕树花的性别分离成雌花、瘿花、雄花和两性花,植株的性表达有雌雄同株和雌性两性异株的区别,雌、瘿花有或无花柄(子房柄)单层或双层排列,雄花有散生、半集中和集中着生的分布方式,花序大小、花的数量、苞片数目、孔道苞片功能分区、出飞孔形成方式均有差异并与榕小蜂的行为相对应,每种榕树通常仅有1种传粉昆虫,6种榕树及其共生小蜂分别形成各自独立的传粉体系.显然,这种传粉体系存在丰富的种间差异性,各共生体系对传粉生物学的性状有不同的进化选择,体现了共生双方进化适合度和共生对策,维护了共生体系的稳定性和独立性.

榕树与榕小蜂共生体系维持机制的研究进展

榕树与传粉榕小蜂是传粉互利共生和协同进化的经典范例之一,分子钟和化石记录显示榕树与榕小蜂共生体系的起源大约在8700万年前。共生体系是如何维持如此漫长的年代?围绕这一问题国内外学者已经展开了较为丰富的研究,本文综述了国内外关于共生体系的起源与维持的主要研究成果,旨在讨论该热点领域研究进展,促进该领域的研究深入开展。

榕树与榕小蜂共生体系中的线虫多样性研究

综述了榕树与榕小蜂共生体系中线虫的种类多样性研究现状,概述了分子系统发育研究在线虫中的应用。展望了榕树与榕小蜂共生体系中线虫的种类鉴定的重要意义。

榕树-传粉者共生体系的研究

榕属(Ficus)植物与它的传粉昆虫榕小蜂之间有着专一性的互惠共生关系,它们是动植物间历史悠久关系最密切的共生伙伴,它们在形态结构、生理功能、生活史同步上构成了榕树-传粉者共生体系并协同进化至今,本文论述了榕属植物和榕小蜂的生物学特征以及二者的相互作用,阐述了榕树-传粉者共生体系的构成,维持及其生物学意义。

粗叶榕—爪哇榕小蜂共生体系的研究

粗叶榕是榕属灌木或小乔木 ,雌雄异株。一年到头皆有不同发育阶段的花序 ,序内开花同步 ,株内开花异步。雌花序有长柱雌花平均为 641 .2枚 ,雄花序中有短柱雌花 (瘿花 )平均为 488.2枚 ,自然状态下结实率和成虫率分别为 5 1 .3 7%和 3 6.1 1 %。榕小蜂科的爪哇榕小蜂是粗叶榕的传粉者 ,是共生体系的真正的互惠共生伙伴。二者在形态结构、生理功能上高度互适 ,粗叶榕必须依靠爪哇榕小蜂的传粉才能获得有性生殖 ;而爪哇榕小蜂又必须依赖粗叶榕的短柱头雌花作为繁殖后代的场所 ,才能获得种群的繁衍。

榕树与其共生小蜂的利益冲突及资源分配

本试验研究了 5个雌雄同株榕树种与其共生小蜂的利益冲突以及榕树资源在共生体系中的分配情况。研究表明 ,尽管在榕树的花序果中各层子房中都有种子和小蜂产生 ,榕树的种子多产生在靠壁外层子房中 ;而共生小蜂则多产生在中层或内层子房中。研究结果还表明五个榕树种的种子产出显著大于小蜂。由研究结果可知 ,小蜂能够在雌雄同株不同层子房中产卵 ,也能为处于不同子房层的雌花授粉。因此榕树的种子及其共生小蜂均可以在不同子房层产生。但种子与小蜂的产出率却说明榕树的雌花分层现象是调节种子和小蜂产出率的主要因素。

榕树高度专性共生体系内影响传粉蜂子代繁殖的因素

为探讨影响传粉蜂子代数量及性比的因素,以广州地区分布的粗叶榕(Ficus hirta Vahl)及其传粉小蜂爪哇榕小蜂(Valasia javana Mayr)为材料,采用自然收蜂与控制放蜂试验进行研究。结果表明,果内的榕小蜂群落随季节更替发生显著变化,非传粉蜂的介入、季节差异使雌蜂间的干扰强度不同,导致传粉蜂子代数量发生变化,其中雌蜂间的干扰会使传粉蜂性比显著升高,而非传粉蜂的介入对传粉蜂性比的影响不大,传粉蜂仍能正常地进行繁殖。另外,传粉蜂在雌花期雄花序内的产卵和存活时间一般较短,约为15 h;传粉蜂子代在干、湿季的雄花序内的发育时间差异显著,干季时间长,湿季时间短。这表明传粉榕小蜂进化出了适应广州地区季节变化的繁殖策略。

传粉榕小蜂与榕树的繁衍

榕树传粉现象被广泛地作为研究协同进化特别是互惠共生的重要模式之一。本文总结了榕果与传粉榕小蜂的有关研究 ,试图解释其形态结构之间的相互适应 ,总结传粉榕小蜂的传粉行为 ,探讨传粉榕小蜂在雌雄同株及雌雄异株榕树上的传粉模式 ,讨论传粉榕小蜂的寄主专一性 。

非传粉小蜂的食性及其对榕树-传粉小蜂系统稳定性的影响

榕树与其传粉小蜂形成了高度专一的互惠共生系统。非传粉小蜂则是该系统的资源掠夺者,但它与该系统共存的机制仍不清楚。于2003年12月—2004年4月在西双版纳以聚果榕(FicusracemosaL.)为材料,研究了寄生在聚果榕榕果内的5种非传粉小蜂的食性及相互关系,以探讨非传粉小蜂与榕树-传粉小蜂系统共存的机制。结果表明:寄生在聚果榕榕果内的5种非传粉小蜂中,仅PlatyneuratestaceaMotschulsky和PlatyneuramayriRasplus能刺激子房发育成瘿花,是造瘿者;Apocryptasp.,ApocryptawestwoodiGrandi和PlatyneuraagraensisJoseph不能刺激子房发育成瘿花,是拟寄生者。传粉小蜂的拟寄生者和造瘿者对传粉小蜂有负的影响,但在蚂蚁和造瘿者的拟寄生蜂作用下,这种负面影响并不显著,而且它们对榕树繁殖没有显著影响。对小蜂自然种群的分析表明,传粉小蜂处于优势地位。说明在自然情况下传粉小蜂的拟寄生者和造瘿者的种群维持在一个较低水平,对榕树-传粉小蜂系统稳定性影响较小,故能与之长期共存。

西双版纳榕树及其隐头果内的小蜂群落

榕属的4个亚属在西双版纳均有分布,目前已报道榕树69种、亚种和变种,占全国已报道榕树种类的69.4%,其中榕亚属23个种和变种:白肉榕亚属4个种:聚果榕亚属2种和变种;无花果亚属41个种、变种和亚种。在榕树隐头果内生活着种类专一的传粉榕小蜂和一些非传粉小蜂。西双版纳地区目前已分类鉴定29种榕树的30种传粉小蜂和170多种非传粉小蜂,其它榕树种类及其隐头果内的小蜂种类还未获得活体标本而没有确切的分类定名。传粉小蜂与非传粉小蜂以及各种非传粉小蜂之间相互影响,并影响着榕树与传粉小蜂形成的共生体系,它们共同构成了榕树隐头果内复杂的小蜂群落。对榕树隐头果内小蜂群落的研究目前还处于初级阶段,主要都集中在传粉小蜂的研究上,非传粉小蜂的研究国内外都较少,且对于各种小蜂之间的关系以及它们与榕树之间的关系,还需更深入、具体的生态学、生物学、遗传学、分子生物学等各方面的综合研究。

榕树及其传粉榕小蜂的系统发育和协同进化研究现状及展望

榕属(Ficus)是有花植物中最大的木本属,全世界有750多种。榕树及其传粉榕小蜂形成的种类专一的互惠共生系统,长期以来被作为研究共生系统比较生物学和协同进化的模式材料。虽然从20世纪90年代才开始对榕树—榕小蜂体系开展分子系统发育研究,但由于这个体系的特殊性和分子技术的快速发展,越来越多的学者开始利用分子学手段来研究榕—蜂共生系统的一系列生物学问题。本文总结了近年来对榕树及其传粉榕小蜂开展的系统发育及协同进化方面的研究,并分析了中国此方面的研究现状,对未来的研究趋势和前景进行了展望。

六种同域分布雌雄异株榕树挥发物多样性与系统发育一致性

植物花挥发物是维持昆虫-植物传粉互作的重要化学信号,其组成的多样性对于理解传粉昆虫与植物相互作用的形成、维持和进化具有重要意义。榕树与其传粉榕小蜂是一种专性的互惠共生关系,榕树为榕小蜂提供繁殖场所,榕小蜂为榕树传粉。而榕果雌花期(接收期)释放的特异性挥发物是维持双方相互作用的关键媒介。本研究以西双版纳地区同域分布的6种雌雄异株榕树为研究对象,用固相微萃取和气相色谱质谱联用仪对雌花期榕果的挥发物组成进行了分析。共发现77种化合物,包含脂肪酸类衍生物6种、单萜类化合物16种、倍半萜类衍生物50种和芳香族化合物5种,不同化合物对挥发物距离差异性的贡献率依次是:对甲基苯甲醚(4-methylanisole,2.15)、β-罗勒烯(β-Ocimene,0.84)和喜沙木烯(Prezizaene,0.73)。不同物种间挥发物组成有显著的差异,且挥发物的差异与榕树系统发育距离具有正相关性,但同一物种不同性别间的挥发物组成上没有显著的差异。本研究中发现雌雄异株榕树挥发物组成具有多样性高、种内性别间相似、种间差异大,系统发育一致性的特点,上述特点在榕树物种分化以及维持雌雄异株榕树繁殖的化学通讯机制中可能发挥着关键作用。

薜荔果的秘密——协同进化的榕树与榕小蜂

许多物种依赖其他物种而生存,通常情况下是一种物种利用另一种物种,但有时两种物种也可能在生存竞争中同心协力。你有没有听说过这样一对动植物,它们“合则皆旺,分则皆亡”:植物离不开它的寄生虫,失去了虫的寄生,它就将断种;而全由植物哺育的这种昆虫“知恩图报”,大部分的雌性成虫专为植物传粉效力,传粉以后怀着满腹的虫卵死去。

热带雨林三种榕树隐头果昆虫群落结构与功能群生态特性

鸡嗉果榕Ficussemicordata、苹果榕Ficusoligodon、对叶榕Ficushispida是西双版纳热带雨林和次生林中最常见的树种,它们是热带雨林生态系统中的一类先锋种。在每一种榕树隐头果内外,形成了给榕树传粉功能群、寄生子房制造瘿花功能群、复寄生其它昆虫功能群、蛀食和取食隐头果功能群、捕食性天敌功能群、刺吸隐头果汁液功能群、取食熟果加速果实腐烂分解功能群等昆虫组成的群体。本工作在西双版纳勐仑国家自然保护区、植物园沟谷雨林、植物园榕树园等样地内对鸡嗉果榕、苹果榕、对叶榕3种榕树隐头果内外的昆虫种群结构和功能群生态学特性开展了研究。结果表明:样地内采集到141037号昆虫标本,隶属6个目,18个科,42属,61种。从种类上比较,捕食功能群、蛀食及取食功能群最丰富,占榕树隐头果昆虫总种数的57.4%。从个体数量上来看,传粉类群的数量最大,占总数的68.6%。每一种榕树与传粉功能群(榕小蜂)之间构成了种内专一的互惠共生关系,这种关系是由于榕树必须依赖榕小蜂的传粉而获得有性繁殖,而榕小蜂也必须依赖榕树隐头果内部分小花子房作为繁殖与生存场所才能正常繁衍后代形成的,它们相互之间在生物界中形成了最密切的协同进化关系。传粉昆虫功能群、捕食昆虫功能群对榕树隐头果的生长发育起着促进的作用,而?

垂叶榕隐头果内小蜂群落结构与生境关系的初步研究

垂叶榕(Ficusbenjamina)是一种世界上广泛栽培的绿化树种,但是关于其隐头果内小蜂群落结构的研究国内外很少涉及。我们根据植被覆盖度和干扰程度差异在西双版纳州勐仑镇选择了3块不同的样地,采集垂叶榕隐头果180个,统计其中的榕小蜂种类和数量。结果表明:共鉴定出榕小蜂13种,隶属于膜翅目小蜂总科中的8个属,其中Eupristinakoningsbergeri为传粉榕小蜂,其余12种为非传粉小蜂;3个样地中的小蜂群落多样性指数、丰富度存在显著差异,植被覆盖度高、干扰小的样地内小蜂群落多样性指数、丰富度显著高于其他样地;非传粉小蜂在产卵时更倾向于选择植被覆盖度高、干扰相对小的生境,且非传粉小蜂的存在对传粉榕小蜂的繁殖有着显著的负面影响。

榕属与榕小蜂科的分类研究进展

简述了榕树与其传粉者的共生体系,讨论了榕属植物与榕小蜂科的分类历史和现状,指出了二者分 类研究中存在的分歧,并对榕属与榕小蜂科的分类不匹配问题进行了评述。结合我国榕属与榕小蜂科分类的 研究现状,展望今后研究的方向及前景。

高榕小蜂群落结构及物种多样性的初步研究

在西双版纳地区采集干、湿两季 5个样株的高榕 (Ficusaltissima)隐头果 ,单果收蜂 ,鉴定蜂种 ,共获高榕隐头果内小蜂标本 180 0 0多号 ,隶属膜翅目 5科 9属 14种。然后对样株小蜂群落结构、组成、性比及物种多样性进行对比研究。小蜂群落的结构和组成在干、湿两季有着明显的差异 :湿季隐头果内的小蜂种类比干季丰富。另外 ,受人为干扰较少的样株隐头果内小蜂种类比受严重干扰的样株丰富。高榕的非传粉小蜂主要由造瘿者组成 ,寄生小蜂和寄居性小蜂仅占很少一部分 ;干、湿两季的小蜂群落多样性指数均很低 ,虽然在湿季群落内小蜂的丰富度指数较高 ,但不如干季小蜂分布得均匀 ;相同季节的小蜂群落均为中等相似 ,不同季节的 2个榕树小蜂群落为中等不相似 ,有的树对达到极不相似水平 ;高榕隐头果内传粉小蜂的雄雌性比 (♂♀ )较低 ,为 0 .14 1,而非传粉小蜂的雄雌性比相对较高 ,多在 1 1左右。以上研究结果表明 ,西双版纳地区高榕隐头果内的小蜂受不同季节温湿度、人为干扰程度等因素的影响 ,保护并改善西双版纳地区的生态环境对丰富高榕隐头果小蜂物种多样性有重要意义。

笔管榕榕小蜂的群落结构与物种多样性

笔管榕为桑科榕属落叶乔木,雌雄同株,为福建地区的常见树种。笔管榕榕果内生活着多种榕小蜂,它们与笔管榕共同构成了榕树-榕小蜂共生体系。通过全年(2011年7月至2012年7月间)对福州地区不同样地的30株笔管榕进行的定时、定点、定株观察与采集,在15批次830个榕果中,共收集到50817头榕小蜂。笔管榕榕果内有7种小蜂,隶属于小蜂总科中的6个科(亚科)7个属,其中榕小蜂科的Platyscapa ishiiana为传粉小蜂,其余6种为非传粉小蜂,分别属于金小蜂科、广肩小蜂科、姬小蜂科及隐针榕小蜂亚科。非传粉小蜂中的Philotrypesis sp.、Acophila mikii、Otitesella ako、Sycophila sp.和Sycobiomorpha sp.小蜂几乎在全年的每个月都可采集到,属常见种。Aprostocetus sp.全年仅收集到2头,为偶见种。笔管榕榕果内的榕小蜂种类在不同月份、不同季节没有明显变化,但不同种类榕小蜂的数量变化明显。在笔管榕榕小蜂群落结构中,全年有9个月均是传粉小蜂占优势,但在1月、9月和11月的采集批次中,非传粉小蜂占优势。非传粉小蜂(Acophila mikii、Sycophila sp.、Philotrypesis sp.和Otitesella ako)常呈爆发性发生,每批次中往往是1—2种的非传粉小蜂数量较多,但不同批次,数量较多的非传粉小蜂种类往往不同,因此在小蜂群落结构中未见某种非传粉小蜂占明显优势。福州地区笔管榕榕果内小蜂群落的的多样性指数为0.72,均匀度指数为0.37,丰富度指数为0.55,优势集中性指数为0.68。分析了6种小蜂的性比,结果表明:传粉小蜂的性比极度偏雌,非传粉小蜂虽然也偏性,但均高于传粉小蜂,推测榕小蜂性比与雄蜂的翅型和交配场所有关。非传粉小蜂的数量和传粉小蜂总数、雌蜂数和雄蜂数均呈极显著负相关,和性比呈极显著正相关关系,说明非传粉小蜂对传粉小蜂的雌、雄蜂都有负面影响,且传粉小蜂雌蜂减少的幅度大于传粉小蜂雄蜂,从而导致其性比升高。非传粉小蜂中Acophila mikii、Sycobiomorpha sp.、Otitesella ako Ishii为造瘿类群,Philotrypesis sp.、Sycophila sp.属于寄居者或寄生者类群,非传粉小蜂中的寄生或寄居类群与造瘿类群相比,对传粉小蜂的负面影响更大。研究结果为榕-蜂协同进化研究,以及城市绿化和生物多样性保护提供科学依据。

榕树传粉生物学的特性

榕树传粉生物学是当今植物生殖生物学研究的一个热点 .榕树为榕小蜂提供具生态保护作用的栖息场所和生长发育必须的营养物质 ,榕小蜂为榕树传粉 ,二者是植物和昆虫间高度专一化的互惠共生伙伴 .榕树和榕小蜂各具独特的生物学特性 ,共生双方在形态结构、生理生态和生物学行为上高度特化和互适 ,在物候生活史链上环环衔接 ,构成一个十分复杂而精确的传粉生态系统 .