兰科植物欺骗性传粉

植物与传粉动物的互利关系在生态系统中非常普遍。然而,有许多植物不为传粉者提供任何报酬,而是利用各种欺骗方式诱骗昆虫拜访,从而实现传粉,即欺骗性传粉。兰科是被子植物大科之一,其高度特化的繁殖器官和适应于昆虫传粉的精巧结构令人称奇。进化论创始人达尔文描述了许多兰花与昆虫精巧的传粉系统,但他忽视了欺骗性传粉的存在。事实上,近1/3的兰科植物都依赖于欺骗性传粉。欺骗性传粉可能是导致兰科植物多样性的重要原因之一。兰花利用或操作昆虫觅食、交配、产卵和栖息等行为,演化出各种各样的欺骗性传粉机制,常见的类型包括泛化的食源性欺骗、Batesian拟态、性欺骗、产卵地拟态和栖息地拟态。花的颜色、形态和气味在欺骗性传粉的成功实现中起到了重要作用。欺骗性兰花与传粉昆虫之间的演化可能是不同步的,兰花追踪昆虫的行为信号而发生分化,然而欺骗性传粉可能对昆虫造成一定的伤害,从而对昆虫也施加选择压力。由于昆虫的学习行为,欺骗性的兰花一般具有低的昆虫拜访率和结实率,其繁殖成功率受各种因素的影响。欺骗性加剧了兰花对传粉昆虫的依赖,使其具有更高的灭绝风险,传粉生物学的研究能为兰科植物的有效保护提供指导。在欺骗性传粉系统中,有报酬的伴生植物、拟态模型和其他拟态信号提供者对传粉成功有重要影响。因此,研究欺骗性传粉兰花、传粉昆虫和相关的生物和生态因子的网状进化关系具有重要理论和实践意义。     

足茎毛兰的欺骗性传粉研究

一些兰科植物常常利用多种多样的欺骗性传粉机制吸引传粉者,唇瓣上的附属物就是其中之一.黄色被认为对昆虫具有吸引作用.在广西雅长兰科植物自治区级保护区内秋季开花的足茎毛兰(Eria coronaria)唇瓣上具有鲜明的黄色斑块,这种花部信号很可能与吸引昆虫有关系.为验证这一假设,我们在广西雅长保护区内对足茎毛兰的传粉过程进行了观察.研究发现,足茎毛兰的唯一传粉者是中华蜜蜂(Apis cerana cerana).与足茎毛兰同在秋季开花的植物主要有光叶海桐(pittosporum glabratum).光叶海桐的花中有丰富的花蜜和花粉,吸引大量中华蜜蜂访问.足茎毛兰虽然不为中华蜜蜂提供任何报酬,但其唇瓣上的黄色斑块的颜色和形态大小与光叶海桐的黄色花相似.根据中华蜜蜂在足茎毛兰和光叶海桐花上的活动情况,我们认为足茎毛兰唇瓣上鲜明的黄色斑块对中华蜜蜂有吸引作用.中华蜜蜂访花时,通常降落在唇瓣的黄色斑块上,调整身体姿势后进入花内,在退出的过程中将花粉块带出或将所携带的花粉块授到柱头上,而药帽留在原来的位置.足茎毛兰的花部构造,特别是药帽的形状与中华蜜蜂的形态以及在花上的行为十分吻合,因此中华蜜蜂的传粉效率较高.人工授粉实验表明足茎毛兰需要依赖传粉者才能完成传粉过程.足茎毛兰在研究样地的自然结实率为20.72%,接近于食源欺骗性传粉兰科植物的平均结实率(20.7%).     

濒危植物独花兰的传粉生物学初步观察

独花兰(Changnienia amoena Chien)为我国特有的单种属植物,近年因生境破碎化和过度采挖,其野生资源日渐减少。迄今对独花兰极为有限的研究表明,其结实率很低或根本不结实,其传粉媒介也一直未被发现。2002年3～4月,我们对神农架2个移植居群和5个天然居群进行了传粉生物学的定点观察,发现雌性三条熊蜂(Bombus (Diversobombus)trifasciatus Smith)、仿熊蜂(Bombus (Tricornibombus) imitator Pittion)和蜜蜂均访问独花兰,但只有二条熊蜂身体粘有花粉块,是独花兰的有效传粉者。三条熊蜂的访问频率很低,在113h的观察中只有9次访问,但在一个天然居群(population 3)中曾观察到一天4次的最高访问频率;访问主要在12：00～15：00出现,但在花上停留时间很短,不超过10s。在末被授粉的情况下,独花兰花朵大约3周后自然枯萎,但受粉后3、4d内即出现～系列形态和颜色的变化,包括花梗逐渐伸长,子房在花梗逐渐停止伸长后开始膨大等,表明花梗伸长可作为结实(授粉成功)的指标。人工授粉实验表明,自花、异花受粉后花梗均伸长,而套袋隔离花的则花梗不伸长,说明独花兰是自交亲和的异交种,需要昆虫传粉。根据传粉者的访问频率、居群中果实的分布,尤其是花距内无花蜜等特征,我们认为独花兰是一种欺骗性传粉的兰花。相对于其他欺骗性传粉的兰花,独花兰的自然结实率并不很低(26．98％),这与居群规模小会提高欺骗性传粉兰花结实率这一观点吻合。花粉块的输出数远高于结实数,这说明独花兰存在一定的花粉浪费。     

濒危植物独花兰的传粉生物学初步观察

独花兰(Changnienia amoena Chien)为我国特有的单种属植物,近年因生境破碎化和过度采挖,其野生资源日渐减少.迄今对独花兰极为有限的研究表明,其结实率很低或根本不结实,其传粉媒介也一直未被发现.2002年3～4月,我们对神农架2个移植居群和5个天然居群进行了传粉生物学的定点观察,发现雌性三条熊蜂(Bombus(Diversobombus)trifasciatus Smith)、仿熊蜂(Bombus(Tricornibombus)imitator Pittion)和蜜蜂均访问独花兰,但只有三条熊蜂身体粘有花粉块,是独花兰的有效传粉者.三条熊蜂的访问频率很低,在113 h的观察中只有9次访问,但在一个天然居群(population 3)中曾观察到一天4次的最高访问频率;访问主要在12:00～15:00出现,但在花上停留时间很短,不超过10 s.在未被授粉的情况下,独花兰花朵大约3周后自然枯萎,但受粉后3、4 d内即出现一系列形态和颜色的变化,包括花梗逐渐伸长,子房在花梗逐渐停止伸长后开始膨大等,表明花梗伸长可作为结实(授粉成功)的指标.人工授粉实验表明,自花、异花受粉后花梗均伸长,而套袋隔离花的则花梗不伸长,说明独花?兰是自交亲和的异交种,需要昆虫传粉.根据传粉者的访问频率、居群中果实的分布,尤其是花距内无花蜜等特征,我们认为独花兰是种欺骗性传粉的兰花.相对于其他欺骗性传粉的兰花,独花兰的自然结实率并不很低(26.98%),这与居群规模小会提高欺骗性传粉兰花结实率这一观点吻合.花粉块的输出数远高于结实数,这说明独花兰存在一定的花粉浪费.     

蝶类的拟态现象

拟态是一物种在形态、色型和行为上模拟另一物种,从而获得好处的行为,拟态可区分为贝次拟态、缪勒拟态和拟态集团3种类型。以蝶类为例介绍了这3种拟态的概念和实例,并论述了拟态现象的进化过程。     

番荔枝科(Annonaceae)传粉室类型及其演化意义

花部结构与传粉者协同进化是有花植物成功演化的关键原因,在番荔枝科的植物中传粉室是一个非常明显的花部结构。由于该科花瓣的大小、轮数及每轮花瓣数、花瓣间的连合方式等高度多样,导致其传粉室形态也高度多样。番荔枝科107属中68属具详细的花部结构研究,该文根据开花期传粉室的闭合情况将这68属的传粉室分为开放型、半闭合型和闭合型3类,研究其系统演化意义。结果表明:(1) 24属具开放型传粉室,38属具半闭合型传粉室,26属具闭合型传粉室;约17属具2种或3种传粉室类型。(2)不同传粉室类型的植物与传粉者之间具有一定的对应关系,蜂类和蝇类主要为开放型传粉室或传粉室空间较大的半闭合型和闭合型传粉室植物传粉;蓟马主要为半闭合型与闭合型传粉室植物传粉。(3)古热带和新热带是番荔枝科植物的分布中心。分布于古热带的植物种数最多,但传粉室类型和传粉者较单一;分布于新热带的植物种数相对较少,但传粉室类型与传粉者都高度多样性。已有研究表明非洲是番荔枝科植物的起源地,开放型传粉室的植物主要分布于热带非洲,普遍存在于各族早期分化的属中,且均由小甲虫进行传粉,是该科较原始的传粉室类型;半闭合型分布于热带非洲、热带亚洲及...     

外来入侵植物意大利苍耳的传粉生态学特性

从开花物候、花粉活力、柱头可受性、传粉媒介、花粉散布距离、雄性、雌性功能以及繁育系统等方面系统地研究了意大利苍耳的传粉生态学特性,旨在为揭示该物种成功入侵的机理提供科学依据。研究结果显示:意大利苍耳种群的花期较长,雌花花期可达40d,雄花花期可达30d。其雄性和雌性功能都很强,意大利苍耳单株雄花序和花粉量分别高达3847个/株和37903037粒/株,单株雌花序和单株胚珠数高达3847个/株和7694枚/株,种群平均结实率高达80.59%,即平均每株个体能形成6200枚成熟的果实。花粉活力的日变化呈单峰型曲线,早晨和傍晚的花粉活力最低,14:00时的活力高达99%。雌蕊柱头一经伸出总苞即具有可受性,可受期长达7d,开花后的3—4d柱头的可受性最强。意大利苍耳为风媒传粉植物,在4.5km/h的微风条件下,其花粉的散布距离可达45m,大量的花粉集中分布在距花粉源0—20m的范围内,这对于往往高密度连片分布的意大利苍耳种群来说无疑是一种高效的传粉策略。意大利苍耳的交配系统灵活多样,盛花期自然结实率达到100%,套袋试验结果表明该植物自交亲和,自株自然授粉的结实率高达93%。表明较长的花期、大量的雌雄花序及花粉数量、较高的花粉活力、较长的柱头可授期、较远的花粉风媒散布距离、混合交配系统、以及较高的结实率是意大利苍耳繁殖成功的重要保障,也是其成功入侵的重要原因。     

中国植物区系的鸟类传粉现象

概述了分布于中国的传粉鸟类类群和鸟类传粉的植物类群,并分析了这些植物的分布区类型和花部特征.中国的传粉鸟类几乎全部属于雀形目;鸟类传粉现象广泛存在于30余科的植物中,其花部特征表现出对非专性嗜蜜鸟类的适应.这些植物类群在中国的植物区系中主要表现出热带成分的特征,但其中也有温带成分.结合植物类群的系统发育研究以及对其鸟类传粉现象的认识,可以系统地了解鸟类传粉在旧世界温带地区的起源与演化,以及鸟-花协同进化的过程.     

植物生殖过程中的寄生和拟态

介绍了寄生现象和拟态现象在植物生殖过程中的作用.     

中蜂的传粉作用研究

蜜蜂授粉在维持自然生态系统的平衡与发展过程中发挥着重要作用,也与农业生态系统中农作物的增产及品质提升有着密切联系.中蜂(中华蜜蜂Apis cerana cerana)是我国特有的蜜蜂遗传资源,广泛分布于除新疆以外的华南、中南、西南、西北、华北及东北等地区,野生资源丰富、民间饲养基础好,种群数量大,是本土开花植物的重要传...     

茨藻目植物柱头特征与传粉系统的演化

茨藻目包含有风媒、水表水媒和水下传粉的多种传粉方式。在前人工作的基础上,补充了4科9 种植物的柱头特征和传粉机制的观察。该目花粉和柱头特征可分为两类,传粉系统表现出两种不同的柱头捕获花粉的机制。花粉为球形的种与其宽大的柱头相配;而那些花粉演化为丝状或花粉在水中具先期萌发能力的种,其花粉易被其丝状的柱头所捕获。此外,还推测了导致这个类群传粉系统分化的可能原因。     

有花植物与传粉动物

绝大多数被子植物及少数裸子植物需要昆虫或动物传粉才能完成受精。除人们所广泛熟悉的蜂类、蝶蛾类是重要的传粉者以外,还有许多其它无脊椎动物和脊椎动物起着积极的传粉作用。传粉动物与植物之间的密切关系是生物之间互惠互益、协同适应的典范。一、无脊推动物传粉的植物 1.适于甲虫传粉的植物甲虫传粉是热带植物的特征,就象蜜蜂传粉是温带植物的特征。甲虫是昆虫中最古老的类型,     

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。     

青藏高原晚期开花植物线叶龙胆的传粉生态学

线叶龙胆(Gentiana lawrencei var. farreri)主要分布在青藏高原, 在晚秋和早冬开花。为了探明线叶龙胆繁育系统特点, 探讨其对环境的繁殖适应特征, 对其传粉生态学过程进行了连续3年的观察。线叶龙胆自然状态下的结籽率很低, 存在严重的花粉限制。雌雄异位和不完全雌雄异熟的花特征表明其结实必须依赖昆虫传粉。繁育系统实验表明, 部分套袋花也能结实, 这可能主要是由蓟马(Thripidae spp.)和蚂蚁(Formica spp.)等小昆虫协助自交所致。克什米尔熊蜂(Bombus kashmirensis)和苏氏熊蜂(B. sushikini)是线叶龙胆的有效传粉昆虫, 但其访花频率非常低, 分别为0.006和0.005 time·flower^-1·h^-1。线叶龙胆花持续期和柱头可授能力都长于其他已报道的龙胆类植物, 从而在温度低、传粉昆虫少的情况下提供了更多传粉机会。线叶龙胆同时具有协助自交和杂交的繁殖现象, 以及较长的花持续期和柱头持续能力, 这可能是其在青藏高原地区赖以存活和延续的一个重要原因。     

蝶形花亚科植物花部适应机制与传粉系统

蝶形花亚科(Papilionoideae)植物种类丰富、繁育系统多样,与其传粉者关系密切,主要表现在花部适应与传粉系统的形成。蝶形花形态复杂,为完全花,花萼、花瓣5基数,花萼呈箭头状,相邻花瓣螺旋轮生,旗瓣较大位于最外边,两片翼瓣紧贴旗瓣着生并包裹两片合生的龙骨瓣,龙骨瓣内包裹着雌、雄蕊,雌蕊位于正中央,雄蕊轮生,构成二体雄蕊(多数9+1,少数5+5)。对蝶形花亚科植物的花部特征、传粉功能群、酬物与传粉系统构建进行了回顾,重点论述了蝶形花形态和化学组成与传粉系统的进化关系以及花粉呈现机制。其中,泛化的传粉系统以蜂媒传粉为主,同时存在鸟媒传粉、蝙蝠传粉和松鼠传粉等方式,花部结构和传粉者的相互选择和相互适应推动了传粉系统的演化。花粉释放是体现蝶形花植物与其传粉功能群相互作用的重要方面,二者协同进化形成了以下4种花粉呈现机制:弹花机制、活塞机制、瓣膜机制和毛刷机制。蝶形花的花部特征与传粉功能群的相互作用形成相应的传粉系统,而传粉系统是执行传粉功能的重要集合体,各个构件的相互协调和适应保证了蝶形花亚科植物传粉过程的顺利完成。     

国家二级保护植物翅果油树传粉生物学的初步研究

对翅果油树进行了传粉生物学的野外观察和实验表明：（1）翅果油树的花具有自花传粉的结构特征,同时具有蜜腺,又具备异花传粉的特征。传粉者主要是一种家养的蜜蜂。（2）翅果油树花形态结构与传粉者的形态和传粉行为非常协调和适应,昆虫的传粉部位主要是头前部和胸部。（3）蜜腺的产蜜量大,开花后1～2天蜜腺分泌量最大。对传粉昆虫竞争中具明显优势。昆虫的访花频率明显高于同花期的其他植物。（4）翅果油树没有融合生殖现象。     

青藏高原高山植物麻花艽的传粉生态学研究

对青藏高原东部麻花艽 (Gentiana straminea)海北居群的传粉生态学进行了 3a连续的观察和实验。试验表明自然去雄、人工自交和杂交处理均结实 ,而人工去雄套袋和自然套袋不结实。麻花艽自交亲合 ,但必须依赖传粉媒介才能完成授粉过程 ,不存在无融合生殖。野外捕捉到 14种访花昆虫 ,它们分别属于 2个纲 ,7个目 ,8个科。观察和分析了各种昆虫的访花行为后 ,认为苏氏熊蜂 (Bombus sushikini)是麻花艽有效而稳定的传粉者。测量表明麻花艽花蜜通道的深度和苏氏熊蜂的舌长基本吻合。苏氏熊蜂的访花频率在 10 :0 0～ 12 :0 0 ,13:0 0～ 15 :0 0和 16 :0 0～ 18:0 0时间段没有差别 ,单花的访花频率为 0 .0 0 5次 / (花· min)。和其它高山植物相比 ,青藏高原高山植物麻花艽的访花频率较高。熊蜂传粉和高频率的访花维持了麻花艽在极端寒旱的青藏高原环境下的有性生殖。此外 ,高频率的访花对于维持该地区高山植物的生殖保障具有重要的现实意义 ,但是否具有普遍性 ,还有待研究更多的高山代表类群。     

北重楼传粉生态学研究

应用重力玻片法、套袋法和TTC法分别研究了北重楼(Paris verticillataM.-Bieb.)的散粉规律、繁育系统和花粉活力,同时观察了花部特征对风媒传粉的适应特点。结果表明,北重楼的散粉时间为8:10~16:30,散粉日变化规律呈单峰曲线,散粉高峰出现在下午12:00~14:00。北重楼的散粉期一般从5月中旬开始,6月初结束,5月底达到最高峰。花粉活力在散粉后3~4 d达到最大(99.3%),以后迅速减小。柱头可授性在散粉后1~5 d最强,5~10 d中等,10 d以后可授性减小。北重楼无无融合生殖现象,以自花传粉为主,异花传粉为辅,自花传粉结实率很高(90%),异花传粉结实率较低(8%~10%)。研究结果为进一步研究重楼属植物的演化及在百合科中的系统进化提供生殖生态学依据。     

东北地区早春蜜源植物传粉昆虫多样性研究

为了揭示蜜源植物与传粉昆虫的关系,科学的保护和利用传粉昆虫资源,本研究选取东北地区早春常见蜜源植物柳树Salix、延胡索Corydalis和银莲花Anemone为研究对象,对其传粉昆虫种类和访花行为进行调查,分析不同蜜源植物的传粉昆虫种类、优势类群、多样性和访花行为。结果表明：东北地区早春蜜源植物传粉昆虫共采集726头,隶属于5目14科53种,其中膜翅目4科35种,双翅目5科13种,鳞翅目3科3种,同翅目1科 1种,鞘翅目1科1种。柳树的优势传粉昆虫为蜂类,延胡索的优势传粉昆虫为熊蜂类,银莲花的优势传粉昆虫为蝇类。延胡索的传粉昆虫多样性、均匀度和丰富度均最高。蜜蜂对柳树单位时间内访花次数和单花停留时间最高,为94.33次和18.90 s。熊蜂对延胡索单位时间内访花次数和单花停留时间最高,为76.42次和15.37 s,熊蜂在采集延胡索花时有明显的盗蜜行为,该行为有利于其它传粉昆虫生存。东北地区保护生物多样性和传粉昆虫资源,应结合蜜源植物保护,可在早春时期补种柳树、延胡索和银莲花,并合理搭配,为传粉昆虫提供良好食物源和栖息地。