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。

福州大叶榕的传粉生物学

在福州地区选取了10株大叶榕,对其传粉生物学进行研究。大叶榕花序果发育株内同步,株间异步,花序果发育过程可划分为5个时期:雌前期、雌花期、间花期、雄花期和花后期。大叶榕常年挂果,在每年的1—2月和6—7月有2个明显的花序芽萌发高峰期,单株每年结果1～3次。大叶榕花序果从雌前期到花后期的发育时间长短因季节而异:冬季和春季(12月—翌年5月)发育较慢,最长的持续近130天;夏秋季(6—11月)发育较快,间花期明显缩短,从雌前期到花后期仅需约80天。大叶榕雌花期单果进蜂数量以1只占绝对优势,使个体小,数量多的花序果能够获得有效进蜂,既大幅提高了小蜂的传粉效率,也保证了花序果的高结实率。大叶榕花序果内有7种小蜂,隶属于小蜂总科中的7个科(亚科),其中榕小蜂科的冠缝榕小蜂是大叶榕唯一的传粉者,其传粉方式为主动传粉。首次发现姬小蜂寄生于榕果的现象。大叶榕花序果中传粉小蜂和非传粉小蜂的种类和数量呈现明显的季节性变化,冬季和春季榕果内小蜂的种类和数量较多,传粉榕小蜂是优势种,榕果种子结实率高;夏秋季小蜂种类和数量略少,Camarothorax bismasculinus小蜂和Sycophila sp.小蜂是优势种,此期榕果结实率极低,对大叶榕的繁殖利益有较大的负面影响。本研究结果可为城市绿化和热带雨林生物多样性保护提供科学依据。

薜荔隐头花序生长周期的研究

薜荔雌雄异株,分别形成雌、雄隐头花序.研究表明隐头花序的生长周期与榕小蜂的活动密切相关,根据榕小蜂的生活史和隐头花序生长的同步进程,参照Galil的分期标准,可将雄隐头花序生长周期分为雌前期(A期)、雌花期(B期)、间花期(C期)、雄花期(D期)和花后期(E期),雌隐头花序的生长周期仅分为雌前期(A期)、雌花期(B期)和花后期(E期).生长期不同的隐头花序可以通过外部某些特征识别和区分,这为异株型榕树以及相关媒介昆虫的研究和生产栽培提供了表述的统一尺度.

榕树隐头花序挥发物组成及其传粉榕小蜂寄主识别行为

榕树(Ficus spp.)通过挥发性化学物质来吸引传粉榕小蜂(Agaonidae),这种特异性的化学信号释放存在着两种模式,一种是释放多种化合物的"泛化"模式,另一种是释放不常见单一化合物的"专化"模式。为揭示榕树(Ficus microcarpa)及其传粉榕小蜂Eupristina verticillata之间的化学通讯机制,该研究采用固相微萃取法提取榕树隐头花序不同发育期(花前期、雌花期传粉前后、间花期、雄花期和花后期)释放的挥发物,并用气相色谱-质谱联用仪鉴定挥发物成分,分析其变化动态,再通过Y型嗅觉仪检测榕树传粉榕小蜂对各发育期隐头花序的行为反应。结果表明:榕树隐头花序释放的挥发性化合物共鉴定出21种,主要是脂肪酸衍生物、萜类化合物和芳香族化合物。不同发育期隐头花序的挥发物组分差异明显,雌花期传粉前后的挥发物差异表现为传粉后萜类化合物含量下降,脂肪酸衍生物含量增加,特别是传粉前含量较高的特征化合物2-庚酮和3-辛酮消失,D-柠檬烯含量下降,而可巴烯、环己烷和2-己烯醛含量上升。行为检测的结果也表明:雌花期隐头花序对传粉榕小蜂的吸引作用最强,而雄花期的隐头花序释放的挥发物对传粉榕小蜂有趋避作用,形成了对传粉榕小蜂"推拉"的互作模式。有多种化合物在榕树传粉榕小蜂的寄主识别过程中发挥作用,表明榕树及其传粉榕小蜂的互惠共生关系是通过多种化合物的"泛化"策略来维系的。