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,并展望中国在榕小蜂方面的研究前景。     

榕树-榕小蜂的物种共形成

榕树-榕小蜂的互惠共生是植物与其传粉者间相互作用的最极端的特例,几乎每一种榕树均由榕小蜂科的一种特定昆虫传粉,而它们的小蜂也只能在此特定榕树种的花内养育它们的幼虫,构成了高度的种专一性(一对一原则).因此榕树及其传粉昆虫间的相互作用被看作是专性互惠共生的最极端特例,也引起人们对它们共趋异及物种形成的诸多推测.对目前榕树一榕小蜂的物种共形成的研究进行了回顾与阐述,希望能对全面认识这对完美的共生伙伴及物种共形成机制提供一些启示.     

热带雨林片断化对榕小蜂和榕树物种的影响

榕树是热带雨林生态系统中的一类关键物种。榕树必须依靠榕小传数值和获得有性繁殖;而榕小蜂的幼虫又必须依靠榕树瘿花为食才能生长生长和繁衍后代,因此二者间有着密切的共生关系。研究表明：在西双版纳热带雨林榕小蜂科有３属１７种分布。热带十麻片断化使榕小蜂和榕树的种类呈明显下降趋势;片断热带雨林面积的大小二对二得的物种娄和个体数有明显的影响。     

榕-蜂互惠关系中榕树对未传粉榕小蜂的惩罚效应

为验证榕树与其传粉榕小蜂这一严格的、一对一的互利共生系统中是否存在寄主惩罚效应,作者于2007年在云南省西双版纳热带植物园中对雌雄同株的垂叶榕（Ficus benjamina）进行了单果放蜂实验。将为垂叶榕传粉的榕小蜂（Eupristina koningsbergeri）处理成带粉和不带粉的两组,每组又分一只和两只两个水平,分别放进单个隐头花序果中。结果发现：没有传粉榕小蜂进入的隐头花序果会很快终止发育并脱落;而在放了传粉榕小蜂的隐头花序果里,除少数几个放一只不带粉的外,隐头花序果基本都能完成其生活史。但是,带粉雌蜂繁殖的后代小蜂数量显著高于没有带粉的雌蜂,特别是在放两只蜂的处理中。研究结果说明传粉榕小蜂的主动传粉对其繁殖不是必需的,但是主动传粉能增加其繁殖成功的几率。这些结果预示着寄主惩罚效应在榕-蜂互惠系统中发挥着作用。     

利用PCR-RFLP技术鉴定传粉榕小蜂隐种混合样品的物种组成

隐种(cryptic species)是指形态上几乎完全相同但遗传组成存在显著分化的物种。在榕树–榕小蜂一对一共生系统中, 传粉榕小蜂隐种的发现对协同进化、物种共存等重要的生态和进化理论提出了严峻的挑战。因为很难从形态上直接区分隐种, 所以, 相关研究中的一个迫切需要解决的问题就是如何快速而准确地鉴定隐种。本文采用PCR-RFLP方法分析了mtDNACOI基因片段, 对木瓜榕(Ficus auriculata)和鸡嗉果榕(F. semicordata)的传粉榕小蜂隐种进行了区分。结果表明为木瓜榕传粉的大果榕小蜂(Ceratosolen emarginatus)存在两个隐种(A和B), 分别包含1个XhoI和1个BssSI酶切位点。将两个隐种的样品按不同比例混合, 提取基因组DNA, PCR扩增mtDNA COI片段, 经XhoI和BssSI分别酶切, 均能通过酶切图谱准确检测出混合样品的隐种组成。鸡嗉果榕小蜂(C. gravelyi)两个隐种的mtDNA COI基因序列也存在较大差别, 分别包含1个BmrI和1个AvaI酶切位点, 隐种混合样品经BmrI和AvaI分别酶切的结果也能准确鉴定混合样品的物种组成。我们的结果表明基于PCR和DNA酶切技术能快速而准确地区分传粉榕小蜂的隐种。     

高榕雌花期传粉榕小蜂和欺骗性小蜂的繁殖特点

榕树及其专一性传粉榕小蜂组成了动植物界最为经典的协同进化关系,传粉榕小蜂演化出欺骗性是非常罕见的。在雌雄同株的高榕隐头果内,共存着一种传粉榕小蜂Eupristina altissima和一种欺骗性的小蜂Eupristina sp.,两种小蜂在雌花期进入隐头果内繁殖,但有不同的繁殖特点。对比研究了两种小蜂从成虫羽化到产卵和传粉这个阶段的雌蜂个体大小、孕卵量及繁殖差异,结果表明:羽化期两种雌蜂的平均个体小,经飞行小个体的雌蜂易死亡,大个体雌蜂到达接受树,但通过苞片通道,一些个体较大的传粉榕小蜂被夹死导致进入果腔的雌蜂相对小,而欺骗性小蜂易通过苞片以至进入果腔的雌蜂个体较大。两种未产卵雌蜂均表现为个体大者孕卵量较多,但两种雌蜂的平均孕卵量没有差异。即使有充足雌花资源产卵,两种雌蜂均未产完所有卵,产卵后两种雌蜂卵巢中的卵量均显著减少,遗留下的卵量两种小蜂间没有差异。传粉榕小蜂只有部分个体传完所携带花粉,并表现为传粉越成功的雌蜂,产卵越多。存在种内竞争时,两种小蜂的产卵量均减少,传粉榕小蜂的传粉效率也降低。在种间竞争背景下,欺骗性小蜂产卵更成功,传粉榕小蜂的产卵和传粉量均受到极大抑制。研究结果说明雌花期隐头果内传粉榕小蜂只适量利用雌花资源产卵繁殖后代,更有效地传粉繁殖榕树种子,这可能是维持榕-蜂互惠系统稳定共存的重要机制之一;欺骗者稳定存在需降低与传粉者的直接竞争,而欺骗者和传粉者分散在不同果内,甚至是不同的树上繁殖是理想的繁殖策略。     

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。     

高榕隐头果内寄生蜂种类及生态学特征初步观察

本研究采用定期、定点、定树采样调查和观察研究的方法,获得寄生于高榕隐头果内小蜂(Chalcidoidea)为6个科,14个属,25种。根据小蜂行为把高榕小蜂划分为2类,一类为传粉小蜂,另一类为非传粉小蜂,其中传粉小蜂有2种,主要的传粉小蜂只有Eupristina altissima 一种,另一种仅在部分季节少量出现。高榕隐头果果态变化大,直径2．5cm以上的大号果中仅寄生非传粉小蜂,这些小蜂对榕树—传粉者共生体系有着负面影响。本文初步研究了高榕隐头果中寄生的小蜂种类和生态特性,分析了部分寄生蜂对榕树—传粉者共生体系的影响。     

薜荔榕小蜂繁殖的代价

种间关系中一物种为对方提供自身生长过程中的一部分物质和能量 ,便是此物种为对方付出了代价。在中性的种间关系中 ,两个物种彼此不受影响 ,无所谓代价 ;在偏性的种间关系中 ,受害者付出无谓的代价 ,受益者得到无偿的利益 (如寄主与寄生物、被捕食者与捕食者之间的关系 ) ;在互利的种间关系中 ,两者都受益 ,都要求对方付出代价 (如丝兰蛾与丝兰、真菌与切叶蚁、榕小蜂与榕树之间的关系 )。传粉昆虫的繁殖代价是指昆虫自身繁殖过程中为相关的虫媒传粉植物付出的物质和能量。传粉昆虫与虫媒传粉植物之间的利益关系问题一直是人们感兴趣的话题…     

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Ficus semicordata、苹果榕Ficus oligodon、对叶榕Ficus hispida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,而其它功能群或多或少均对榕树隐头果的生长发育起着损害性作用,特别是制造瘿花的非传粉小蜂功能群破坏性最大,次之是蛀食和取食功能群、刺吸果汁功能群、分解功能群对隐头果也起到危害作用,而复寄生昆虫功能群则对传粉功能群造成种群下降,从而致使传粉功能降低,对榕树隐头果起着间接的负作用。     

Disturbance effects on community structure of Ficus tinctoria fig wasps in Xishuangbanna, China: Implications for the fig/fig wasp mutualism

Abstract  Fig trees are important components of tropical forests, because their fruits are eaten by so many vertebrates, but they depend on pollinating fig wasps to produce mature fruits. Disturbance to habitat structure can have a major impact on insect diversity and composition, potentially reducing fruit yields. We investigated the impact of habitat disturbance on the fig wasp community associated with male figs of Ficus tinctoria in Xishuangbanna, China. The community comprised one pollinator species Liporrhopalum gibbosae and six non-pollinating wasp species: Sycoscapter sp.1, Philotrypesis ravii , Philotrypesis sp.1, Neosycophila omeomorpha , Sycophila sp.1, and Walkerella sp.1. More disturbed areas were characterized by higher temperatures, less shade, and more vehicle noise. The response of the fig wasp community was complex, with no simple relationship between intensity of disturbance and pollinator abundance. However, the sex ratios (proportion of male progeny) of pollinators increased significantly in more disturbed areas. We conclude that potential changes in fig wasp community composition brought about by disturbance, are unpredictable, with unclear consequences for tropical rainforest biodiversity.     

西双版纳聚果榕榕果小蜂种间联结性研究

应用方差比率法、2× 2列联表的 χ2 检验、联结系数、点相关系数、共同出现百分率、Pearson相关系数和秩相关系数等多指数比较的方法研究了西双版纳聚果榕榕果小蜂的种间联结性。研究表明 ,西双版纳聚果榕榕果小蜂种间总体联结性表现为极显著。 2× 2列联表的 χ2检验不能反映所研究昆虫种间联结性的真实情况。 6个聚果榕榕果小蜂种间共同出现率普遍较高。小蜂种间的联结程度多属极显著 (对于联结系数 15个种对中有 10个 ,对于秩相关系数15个种对中有 12个 )。传粉者Ceratosolenfusciceps同其它小蜂间的联结显著性最高 ,其中与Platyneuratestacea和P .mayri呈极显著负联结 ,与P .agraensis呈极显著正联结 ,但与Apoc rypta属 2小蜂的关系尚不十分明晰。Platyneura属 3种小蜂彼此之间呈极显著或显著的负联结关系 ,而Apocrypta属内 2个种之间呈极显著正联结。文章对该 6种榕果小蜂种间连接关系形成的原因及进化生态学后果作了较详尽的讨论。     

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(Ficus altissima)隐头果,单果收蜂,鉴定蜂种,共获高榕隐头果内小蜂标本18 000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。     

钝叶榕榕果内榕小蜂的产卵顺序及其群落结构

通过对钝叶榕榕小蜂行为的观察以及榕果内各类小花的统计,研究了钝叶榕12种榕小蜂的产卵行为和群落结构.结果表明：钝叶榕中除了传粉榕小蜂Eupristina sp.进入果腔产卵以外,还有2种非传粉榕小蜂（杨氏榕树金小蜂和Lipothymus sp.）与传粉榕小蜂在同一时期进入果腔产卵,其他9种非传粉榕小蜂（Walkerella sp.、Micranisa sp.、Sycophilomorpha sp.、Philotrypesis sp.、Sycosapter sp.、Sycobia sp.、Ficomila sp.、Ormyrus sp.和Sycophila sp.）在果外产卵;在钝叶榕榕小蜂群落中,传粉榕小蜂占整个群落总数的62.11%,是该群落的优势种,杨氏榕树金小蜂和Lipothymus sp.分别占整个群落总数的27.19%和4.71%,其他9种非传粉榕小蜂占5.99%.钝叶榕中的非传粉榕小蜂通过各自产卵时序和幼虫食性分化的繁殖策略来分配榕果中的资源,以实现自身繁殖.非传粉榕小蜂与传粉榕小蜂的数量变化呈显著负相关,但非传粉榕小蜂与榕果内的种子没有相关性.     

歪叶榕非传粉小蜂的繁殖策略及其对榕-蜂共生系统的影响

2004年8月至2005年8月在西双版纳热带植物园内,通过广泛收集歪叶榕榕小蜂标本、非传粉小蜂产卵行为学观察和阻止传粉者入果等实验方法,研究了我国西双版纳热带雨林下的一种榕树——歪叶榕Ficus cyrtophylla的榕小蜂群落组成结构、非传粉小蜂的繁殖策略以及它们对榕-蜂共生系统的影响。结果表明,歪叶榕中除了具有唯一传粉榕小蜂Blastophag sp.以外,还具有3种非传粉小蜂Platyneura sp.、Philotrypesis sp.和Sycoscapter sp.。在歪叶榕榕小蜂群落中,传粉榕小蜂占整个群落总数的92.21%,是群落的最主要组成者;主要的非传粉小蜂是Sycoscaptersp.,占5.78%; 其次是Philotrypesissp.,占1.84%,而Platyneurasp.仅占群落总数的0.17%。歪叶榕中的非传粉小蜂通过各自产卵时间和食性分化的策略来利用榕果中的资源繁殖后代。非传粉小蜂寄生使传粉榕小蜂的总数和其雌蜂数量都显著地降低,但是对传粉小蜂雄蜂数量没有显著影响,从而导致传粉榕小蜂的雄性性比显著地增加。这说明非传粉小蜂在选择寄居宿主时具有明显的倾向性,而且更多地将卵产于含有雌性传粉小蜂的瘿花之中。因此,非传粉小蜂通过减少雌性传粉小蜂的数量而降低了榕树的雄性适合度,从而在一定程度上对榕 蜂共生系统的稳定存在和发展产生了负面影响。     

Evolution of a complex coevolved trait: active pollination in a genus of fig wasps

Only three insect lineages have evolved complex active pollination behaviour and only fig wasps (Agaonidae) have also reverted from active to passive pollination. Previously, it was assumed that there was a single origin of active pollination in fig wasps, followed by one independent loss in each of five genera. We show here that there have been three to six changes in pollination behaviour within just one genus (Pleistodontes). The results suggest multiple gains of active pollination in fig wasps, but are sensitive to assumptions about the relative costs of gaining and losing this complex behaviour. In addition, previous comparative studies at higher taxonomic levels have reported correlated evolution between active pollination in wasps and low anther/ovule ratios in figs. We report that changes in pollination behaviour between congeneric species correlate perfectly with changes in anther/ovule ratios in the host figs, showing no phylogenetic inertia in coadaptation at the species level.     

鸡嗉子榕内传粉小蜂与非传粉小蜂的繁殖稳定共存机制研究

【目的】榕-蜂系统是自然界协同进化和互利共生的典型模型,榕-蜂之间如何实现繁殖分配从而实现稳定共存一直是倍受研究者关注的问题,但对传粉小蜂和非传粉小蜂的繁殖稳定共存研究较少。【方法】本文选取分布在西双版纳地区的雌雄异株榕树鸡嗉子榕Ficus semicordata的雄果,通过对榕果内唯一的传粉小蜂Ceratosolen gravelyi Grandi以及4种非传粉小蜂Philotrypesis dunia Joseph,Apocrypta sp.,Platyneura sp.,Sycoscapter trifemmensis Joseph的产卵时序进行了观察,并对5种小蜂的种群数量进行统计,以及对每种小蜂产卵小花的空间分布、瘿花体积等特征进行了研究。【结果】发现:5种小蜂在产卵时间上存在分离,且传粉小蜂的种群数量远大于其他4种非传粉小蜂的种群数量之和。5种小蜂的瘿花特征也存在差异:瘿花的子房大小不同,且花梗长度即分布空间也有差异,传粉小蜂最接近果腔而非传粉小蜂则更多地利用中层和内层的小花。【结论】结果说明在鸡嗉子榕有限的空间内,5种小蜂通过产卵时间和生长空间的分离,实现了减少竞争以及长期共存的特征,维持了榕-蜂系统的稳定性。     

Effects of within-tree flowering asynchrony on the dynamics of seed and wasp production in an Australian fig species

Abstract. Within-tree flowering asynchrony in figs, which may allow pollinating wasps to avoid the risks of dispersal in inclement conditions, has been predicted as a trait to be favoured in highly seasonal environments. Comparisons of such asynchronous figs with better-known species that exhibit within-tree synchrony might also be expected to reveal differences in the outcome of the conflict between pollinator wasp and fig seed production, and the dynamics of non-pollinating wasps. This paper presents data on wasp and seed production in Ficus rubiginosa Desf. ex Vent., an asynchronous species that occurs in the highly seasonal environment of south-eastern Australia. In contrast to recent studies of figs showing within-tree flowering synchrony, syconium size was the main determinant of wasp and seed production in F. rubiginosa . Non-pollinating wasps were highly prevalent but occurred in low numbers and appeared to have relatively little impact on pollinator wasp or fig seed production. Data on flower positions revealed that non-pollinating wasps occurred almost exclusively in the outer layer of flowers, while pollinators were more abundant in the inner flower layer, which may represent an area of enemy-free space. The ratio of seeds to female pollinator wasps, an index of fig sex allocation, was more seed-biased than in several New World fig species that exhibit within-tree synchrony. This last result supports the idea that within-tree fruiting asynchrony permits a degree of self-pollination in F. rubiginosa .     

Egg deposition patterns of fig pollinating wasps: implications for studies on the stability of the mutualism

1. Fig pollinating wasps (Agaonidae) enter Ficus inflorescences (figs), oviposit in some of the flowers, and pollinate in the process. Each larva completes its development within a single flower. In most cases, an inflorescence entered by a wasp will represent its only egg‐laying site. The mechanisms that prevent pollinating wasps from exploiting all the flowers inside a fig are not understood. In this study, hypotheses about flower use by pollinating fig wasps were tested by investigating egg deposition patterns in three species. 2. Either one or three wasps were introduced into figs. The figs were then harvested. Serial sections allowed assessment of the presence or absence of a wasp egg in a sample of flowers in each fig. The overall proportion of flowers with eggs and the spatial distribution of eggs were then compared in single wasp figs and three foundress figs. 3. In all species, the proportion of flowers with a wasp egg increased with foundress number but less than three‐fold. 4. In all species, at least in single foundress figs, flowers near the fig cavity were more likely to receive a wasp egg than were flowers near the fig wall. 5. In two species, when the number of foundresses was multiplied by three, there was an increase in the use of flowers near the fig wall, while in the third species, the increase was spread evenly among flowers. 6. Factors affecting wasp egg deposition patterns and the potential of investigating such patterns for studying the stability of the mutualism are discussed.