榕小蜂食性分化与榕树－榕小蜂系统稳定性

在榕树与其传粉小蜂组成的互利阿共生系统中,理解传粉小蜂与各种非传粉小蜂如何共存是解决这一系统稳定性维持机制问题的关键之一.生态位分化被普遍认为是传粉小蜂与各种非传粉小蜂共存的最主要动力.而作为生态位分化中最基础的食性分化在这一系统中如何具体实现尚小清楚.2006年12月至2007年6月.我们以聚果榕(Ficus racemosa)为材料,通过对果内6种榕小蜂进行独立放蜂及两两组合定最放蜂,并对传粉小蜂分别进行不携带花粉和不能产卵的技术处理,研究了寄生在聚果榕果内的5种非传粉小蜂的食性及相互关系,分析了在不同季节下寄生蜂与寄主间的相关系数.研究结果表明:在5种非传粉小蜂中,Platyneura testacea和P mayri是造瘿者,能独立刺激子房发育成瘿花,并使果实发育成熟;而 Apocrypta sp、A.westwoodi和P.agraensis只能寄生于某些已发育的虫瘿,为拟寄生者,它们各自分别与P.testacea,P.mayri和传粉小蜂Ceratosolen fusciceps存在着一对一的寄生关系.拟寄生者与寄主间的相关性在不同季节下会显示出不同的结果,这表明过去文献中用物种间的相关系数推理而确定的食性关系可能是不可靠的.对自然采集榕果内的小蜂群落分析表明,传粉小蜂处于优势地位,这说明在自然情况下非传粉小蜂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.     

榕小蜂食性分化与榕树―榕小蜂系统稳定性

在榕树与其传粉小蜂组成的互利共生系统中, 理解传粉小蜂与各种非传粉小蜂如何共存是解决这一系统稳定性维持机制问题的关键之一。生态位分化被普遍认为是传粉小蜂与各种非传粉小蜂共存的最主要动力。而作为生态位分化中最基础的食性分化在这一系统中如何具体实现尚不清楚。2006年12月至2007年6月, 我们以聚果榕(Ficus racemosa)为材料, 通过对果内6种榕小蜂进行独立放蜂及两两组合定量放蜂, 并对传粉小蜂分别进行不携带花粉和不能产卵的技术处理, 研究了寄生在聚果榕果内的5种非传粉小蜂的食性及相互关系, 分析了在不同季节下寄生蜂与寄主间的相关系数。研究结果表明: 在5种非传粉小蜂中, Platyneura testacea和P. mayri是造瘿者, 能独立刺激子房发育成瘿花, 并使果实发育成熟; 而Apocrypta sp.、A. westwoodi和P. agraensis只能寄生于某些已发育的虫瘿, 为拟寄生者, 它们各自分别与P. testacea、P. mayri和传粉小蜂Ceratosolen fusciceps存在着一对一的寄生关系。拟寄生者与寄主间的相关性在不同季节下会显示出不同的结果, 这表明过去文献中用物种间的相关系数推理而确定的食性关系可能是不可靠的。对自然采集榕果内的小蜂群落分析表明, 传粉小蜂处于优势地位, 这说明在自然情况下非传粉小蜂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。     

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。     

西双版纳聚果榕隐头果内小蜂群落结构及种间关系

聚果榕Ficus racemosa Linn.是雌雄同株榕树,它是西双版纳热带雨林生态系统中的一个常见种群。聚果榕必须依靠聚果榕小蜂Ceratosolen fusciceps Mayr传粉才能获得有性繁殖,而聚果榕小蜂又必须依靠聚果榕隐头果内短柱花繁衍后代,两者间形成了种间专一的互惠共生体系。同时,在其隐头果内还存在一个复杂的非传粉小蜂功能群,它们主要是榕树种子和传粉榕小蜂的寄生者。在云南省西双版纳自治州勐腊县勐仑镇选取了5个样地,对聚果榕单果内小蜂群落组成和种间相互关系进行研究。在不同时间段采集聚果榕单果242个,共收集小蜂366660头。聚果榕隐头果内有6种小蜂,隶属小蜂总科Chalcidoidae中的榕小蜂科Agaonidae、长尾小蜂科Caliimomidae、金小蜂科Pteromalidae,其中榕小蜂科中的C．fusciceps是聚果榕唯一的传粉者。金小蜂科中的Apocryta westwoodi Grandi和Apocryta sp.两个种是榕小蜂的寄生者,它们的寄生是传粉榕小蜂的种群数量减少因素之一。长尾小蜂科中Platyneura agraensis Joseph,Platyneura mayri Rasplus和Platyneura testacea Motschulsky3个种是寄生榕树种子或与榕小蜂争夺食物(瘿花)资源的小蜂类群,它们的出现与发生,致使聚果榕正在发育成种子的长柱小花形成瘿花,同时一部分种类把卵寄生在已被榕小蜂产卵的短柱小花子房中与榕小蜂争夺食物资源,致使榕小蜂食物资源的匮乏而死亡,对传粉小蜂种群有明显的影响。传粉小蜂从花托口钻入隐头果内,在隐头果内的长柱小花传粉和短柱小花子房中产卵,5种非传粉小蜂从隐头果外部把产卵器刺穿果肉把卵产在小花子房上。通过对5块样地隐头果内小蜂群落的综合分析发现,传粉榕小蜂为优势种群,而Apocryta sp.种的数量最少。在传粉及非传粉小蜂自然群体中各种类性比明显具有偏雌现象。小蜂群落表现异常的是聚果榕孤立株的样地,该样地传粉小蜂个体数量明显下降,非传粉小蜂个体数量则增加,各小蜂种群之间竞争激烈,出现C．fusciceps和P．mayri两个优势种。     

聚果榕两种非传粉小蜂产卵与果实脱落的关系

在聚果榕与其传粉榕小蜂Ceratosolen fusciceps组成的互利共生系统中,与传粉榕小蜂共存的还有榕树的寄生性小蜂Platyneura testacea和Platyneura mayri.这些寄生性小蜂由于不能给榕树带来任何收益而只是利用榕树的种子或与传粉小蜂竞争植物的雌花资源,因而可能导致榕树与榕小蜂之间合作系统的崩溃.植物果实的脱落机制普遍被认为是维持系统稳定的关键因素之一.然而,定量实验和野外观测发现P. mayri产卵并不会引起果实脱落,只有P. testacea产卵会使果实大量脱落.通过对3株样树进行比较发现:当产卵时的P. testacea数量越多时,它产生的瘿花数就越多,榕果发生脱落的比例越高.P. testacea的过度产卵是导致榕果选择性脱落的主要原因.结果表明:脱落机制并不能完全阻止非传粉小蜂的寄生,榕树只能选择性地脱落掉先于传粉小蜂产卵的榕果.这也同时表明维持榕树与榕小蜂互利共存的机制不仅仅只有榕果的脱落机制,可能还存在其它未被发现的机制.     

聚果榕榕果小蜂种群分布格局及其生境和季节差异比较

采用多个指数对西双版纳地区聚果榕榕果小蜂的种群分布格局进行了检测,并重点运用基于方差/均值比率法的t值测度比较了其生境和季节差异.结果表明,6种聚果榕榕果小蜂的种群分布格局皆呈聚集分布;传粉小蜂聚集强度在生境序列上,原始雨林≈严重干扰地段中度干扰地段,在季节序列上,雨季>干热季>雾凉季;非传粉小蜂不同种类不同性别随着生境和季节变化皆表现出明显的聚集强度差异.对各种聚集强度变化的发生机理与其对聚果榕传粉者互惠共生体进化稳定性进行了讨论,认为保护榕树、保护榕树和传粉昆虫互惠共生体的重点应放在保护其原始森林生境方面.     

聚果榕榕果小蜂种群分布格局及其生境和季节差异比较

采用多个指数对西双版纳地区聚果榕榕果小蜂的种群分布格局进行了检测,并重点运用基于方差／均值比率法的t值测度比较了其生境和季节差异．结果表明,6种聚果榕榕果小蜂的种群分布格局皆呈聚集分布;传粉小蜂聚集强度在生境序列上,原始雨林≈严重干扰地段>>中度干扰地段。在季节序列上,雨季>干热季>雾凉季;非传粉小蜂不同种类不同性别随着生境和季节变化皆表现出明显的聚集强度差异。对各种聚集强度变化的发生机理与其对聚果榕-传粉者互惠共生体进化稳定性进行了讨论,认为保护榕树、保护榕树和传粉昆虫互惠共生体的重点应放在保护其原始森林生境方面。     

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。     

西双版纳鸡嗉果榕小蜂繁殖和传粉行为

鸡嗉果榕 Ficus semicordata Buch.-Ham.ex J. E. Sm.是西双版纳地区常见的榕属植物,它是热带雨林生态系统中的一类先锋树种,当热带雨林被破坏后,它最先在林缘、沟谷和路边迅速生长起来,是热带和亚热带地区森林生态系统恢复初期一类重要物种。在西双版纳通过不同样地定树、定期生态学观察和室内剖查不同生长时期的鸡嗉果榕隐头果的方法,对榕小蜂繁殖和传粉行为进行了研究,结果表明,鸡嗉果榕雌雄异株,在西双版纳一年结2～3次隐头果,雌株隐头果内小花由榕小蜂传粉后产生种子。雄株则产生雄花和中性小花,中性小花专门供给传粉小蜂产卵繁殖后代。鸡嗉果榕小蜂Ceratosolen gravelyi Grandi是鸡嗉果榕唯一的传粉昆虫。传粉小蜂的雄蜂比雌蜂早羽化30～90 min,一部分雄虫羽化后,在虫瘿上爬动寻找雌蜂寄生的瘿花,一找到雌蜂寄生的瘿花,就咬破虫瘿的一个小口,把生殖器伸进瘿花与雌蜂交配,一部分雄蜂则在果肉上咬出蜂口。雌蜂交配后,顶大交配孔出蜂爬到雄花区采集花粉,然后,飞出寻找鸡嗉果榕雌花期的嫩隐头果传粉和繁殖后代。到鸡嗉果榕雌株传粉的小蜂能飞翔300～500 m,进果腔传粉行为长达5～27 h,传完粉3～5 h在果腔内死亡。到雄株上繁殖的小蜂一般飞翔在20～100 m左右近距离寻找嫩隐头果,进果腔产卵,每只小蜂在无干扰的情况下可产400多粒卵。除传粉榕小蜂外,在鸡嗉果榕雄株隐头果上还有4种植食、造瘿和复寄生等非传粉小蜂,它们对传粉小蜂的种群繁衍影响很大,常使传粉小蜂的种群数量降低25～70%。每个隐头果内进传粉小蜂量多少对鸡嗉果榕和榕小蜂繁殖有关,最佳进蜂量为3只,高或低于最佳进蜂量对鸡嗉果榕树和它的传粉小蜂繁殖均不利。     

钝叶榕果实内繁殖的两种榕小蜂与寄主榕树间的协同进化

 榕树(Ficus)及其传粉榕小蜂(Agaonidae)构成了高度专一的互惠共生体系。榕树的果实(以下简称榕果)内也寄生着一些非传粉小蜂。 绝大多数非传粉小蜂在榕果外把产卵器刺入果壁产卵到果腔内, 只有极少数种类能够进入果腔内产卵。在西双版纳地区, 钝叶榕(Ficus curtipes)上的杨氏榕树金小蜂(Diaziella yangi)类似于传粉者钝叶榕小蜂(Eupristina sp.), 它也是进入榕果内产卵繁殖后代的, 这就为比 较研究榕果内产卵小蜂与寄主榕树间的关系提供了材料。该文从形态学、行为学和生态学角度比较研究了这两种进入榕果内产卵的小蜂与寄主 钝叶榕之间的作用关系, 研究结果显示: 1)杨氏榕树金小蜂与钝叶榕小蜂的雌蜂头部形状存在趋同进化; 2)两种小蜂的产卵器的平均长度都比 雌花花柱长, 因而能把卵产在子房里; 3)钝叶榕小蜂从瘿花出来需要3~5 h, 交配需要17~19 min, 杨氏榕树金小蜂从瘿花出来只需18~20 min, 交配时间为20~30 s; 4)在自然群落中, 大约90%的雌花期榕果里都只进一只杨氏榕树金小蜂和一只钝叶榕小蜂, 杨氏榕树金小蜂能通过传粉来 增加榕树种子数量, 但对钝叶榕小蜂种群的繁衍造成了极显著的负面影响; 5)两种小蜂于同一时期进入榕果内繁殖, 子代同期成熟羽化, 发育 期与榕树雄花的发育期同步。研究表明: 进入榕果内繁殖的两种小蜂与寄主榕树之间存在着协同进化关系, 杨氏榕树金小蜂为榕树有效地传粉, 这可能是一个由寄生者向互惠方向进化的实例。     

非传粉小蜂对榕-蜂共生系统的影响

榕-蜂共生系统是桑科榕属(Ficus)植物与传粉榕小蜂专一互惠形成的生态学关系。但是,也有一些非传粉的小蜂出现在这个系统中,对榕-蜂共生系统可能产生较大的影响。西双版纳的聚果榕(Ficus racemosa)树上主要有5种非传粉小蜂,分别在榕果发育的不同阶段从果外向果内产卵。在传粉榕小蜂进果之前的花前期,Platyneura testace、Apocrypta sp.和P. mayri这3种非传粉小蜂先后到果外产卵繁殖后代,对榕-蜂共生系统造成显著影响,尤其是影响传粉榕小蜂的繁殖。在传粉榕小蜂进果之后的间花期,P. mayri、A. westwoodi和P. agraensis这3种非传粉小蜂相继到果外产卵,它们虽然能减少种子形成和传粉榕小蜂繁殖的数量,但最终没有对榕-蜂共生系统造成显著的影响。造瘿类的P. mayri可在花前期和间花期产卵繁殖,在花前期产卵时它主要是影响传粉榕小蜂的繁殖,而在间花期产卵时它则更多地是影响种子的生产。     

鸡嗉果榕榕小蜂产卵时序与种群数量分析

榕树与传粉榕小蜂的互惠共生体系被多种非传粉榕小蜂利用。在同一个榕果中,具有较高种群密度的传粉榕小蜂和多种非传粉榕小蜂生存在一起并相互作用。通过野外观察和采样分析的方法,对鸡嗉果榕内5种榕小蜂（传粉榕小蜂Ceratosolen gravelyi;非传粉榕小蜂Apocrypta sp., Philotrypesis dunia, Platyneura cunia和Sycoscaptertr ifemmensis）的产卵行为进行了研究。结果证明,鸡嗉果榕内生活的各种榕小蜂通过比较严格的产卵时序在榕果内产卵以占领不同的生态位,这反映了这些榕小蜂各自的生物学特性。自然种群数量分析表明,单个非传粉榕小蜂物种的种群数量几乎不与传粉榕小蜂种群数量呈负相关,而所有非传粉榕小蜂物种的种群个体总量与传粉榕小蜂的种群个体数呈正相关,这可能是多个物种共存于单个榕果内的进化适应。     

Quantitative tests of interaction between pollinating and non-pollinating fig wasps on dioecious Ficus hispida

Abstract.  1. The interaction between Ficus species and their pollinating wasps (Agaonidae) represents a striking example of a mutualism. Figs also shelter numerous non-pollinating chalcids that exploit the fig–pollinator mutualism.
2. Previous studies showed a weak negative correlation between numbers of pollinating and non-pollinating adults emerging from the same fruit. Little is known about the patterns and intensities of interactions between fig wasps. In the Xishuangbanna tropical rainforests of China, the dioecious Ficus hispida L. is pollinated by Ceratosolen solmsi marchali Mayr and is also exploited by the non-pollinators Philotrypesis pilosa Mayr, Philotrypesis sp., and Apocrypta bakeri Joseph. Here, the interaction of pollinator and non-pollinators on F. hispida is studied quantitatively.
3. The exact time of oviposition was determined for each species of fig wasp. Based on observational and experimental work it is suggested that (i) the relationship between pollinator and non-pollinators is a positive one, and that the genus Philotrypesis appears to have no significant impact on the pollinator population, whereas Apocrypta has a significant effect on both Philotrypesis and Ceratosolen ; (ii) gall numbers do not always increase with increasing number of foundresses, but developmental mortality of larvae correlates positively with the number of foundresses; and (iii) there is a positive correlation between non-pollinator numbers and their rates of parasitism, but the three species of non-pollinators differed in their rates of parasitism and show different effects on pollinator production.
4. The rates of parasitism when combined with the coexistent percentage and developmental mortality, underpin the way non-pollinating fig wasps successfully exploit and coexist stably in a fig–pollinator mutualism.     

Seasonal change in the structure of fig-wasp community and its implication for conservation

Figs (Moraceae) and their pollinating wasps (Agaonidae) constitute a famous reciprocal mutualism in which figs provide some female flowers for the development of fig wasp offspring while the fig wasps pollinate fig flowers. However, figs also host many non-pollinating wasps which are either parasitoids or resource competitors of pollinators, and bring no benefit for figs and are detrimental to fig’ fitness. Our data onFicus racemosa in Xishuangbanna showed that the numbers of non-pollinators and the mature syconia without pollinator wasps increase in rainy season, especially in the highly fragmented forest. This might be because of the longer developing time of the syconia and thereby longer oviposition time to non-pollinators in the dry season. The galled flower and the viable seed percentages in dry seasons are also larger than in rainy seasons in both primary forest and fragmented forest, and the development of non-pollinators is mainly at the expense of pollinator wasps. Our results showed that there exists a discriminative seasonal impact of non-pollinators and fragmentation effects on population size of fig’s pollinators. This implies that fig/fig wasp mutualism is more fragile in dry season, and that the critical population size and breeding units of figs in seasonal area might be larger than previously estimated without considering the seasonal change of pollinator population.     

Pollination and parasitism in functionally dioecious figs

Fig wasps (Agaonidae: Hymenoptera) are seed predators and their interactions with Ficus species (Moraceae) range from mutualism to parasitism. Recently considerable attention has been paid to conflicts of interest between the mutualists and how they are resolved in monoecious fig species. However, despite the fact that different conflicts can arise, little is known about the factors that influence the persistence of the mutualism in functionally dioecious Ficus. We studied the fig pollinator mutualism in 14 functionally dioecious fig species and one monoecious species from tropical lowland rainforests near Madang, Papua New Guinea. Observations and experiments suggest that (i) pollinating wasps are monophagous and attracted to a particular host species; (ii) pollinating and non-pollinating wasps are equally attracted to gall (male) figs and seed (female) figs in functionally dioecious species; (iii) differing style lengths between gall figs and seed figs may explain why pollinators do not develop in the latter; (iv) negative density dependence may stabilize the interaction between pollinating wasps and their parasitoids; and (v) seed figs may reduce the search efficiency of non-pollinators. This increased pollinator production without a corresponding decrease in seed production could provide an advantage for dioecy in conditions where pollinators are limiting.     

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。