福州大叶榕隐头果内榕小蜂的分类
2012-11-22吴文珊陈友铃伍小刚张彦杰郑翠芳
吴文珊,陈友铃,伍小刚,张彦杰,郑翠芳
(福建师范大学生命科学学院,福州350108)
全世界的榕树约有750种,每一种榕树专一性地由一种榕小蜂传粉,只有极少数例外。榕树与小蜂之间已形成了互惠共生,一一对应,高度统一的协同进化关系,协同进化的双方都表现出多样的形态行为特征和丰富的生物学特性。除了传粉榕小蜂外,榕果内还生活着许多种只产卵不传粉的非传粉榕小蜂,在长期的进化过程中,部分非传粉小蜂也与宿主榕树形成了相对专一性的共生关系。非传粉小蜂的外部形态特征差异很大,行为方式多样,食性多样,产卵时序多样,类群间的关系相当复杂。我国对榕树-榕小蜂协同进化的研究比国外起步晚,目前对榕小蜂的研究主要集中在群落生态、共生体系稳定机制、资源冲突、性比分配、传粉小蜂的传粉生物学等方面,对榕小蜂的分类、行为等研究尚处于起步阶段。
大 叶 榕 Ficus virens Ait.var.sublanceolata(Miq.)Corner又名黄葛树、黄桷树,为桑科Moraceae榕属Ficus落叶大乔木,雌雄同株,主要分布于我国的华南和西南地区,尤以重庆、四川、湖北等地最多,在国外分布于斯里兰卡、越南、台湾岛、菲律宾、泰国、缅甸、印度、印度尼西亚、马来西亚、不丹、巴布亚新几内亚等地 (张秀实等,1998)。大叶榕高可达二十米以上,喜光、耐旱、耐瘠薄、有气生根但不发达、适应能力强,是热带和亚热带地区绿化和观赏的主要树种。大叶榕的花序果簇生于枝条或叶腋之间,常年挂果,单株每年结果1~3次,株间结果异步性较大。1928年Grandi首次在印度尼西亚苏门答腊岛Sumatra的大叶榕隐头果内发现大叶榕的传粉小蜂,定名为 Blastophaga coronata(Grandi)。1953年,Joseph在印度的大叶榕隐头果内也发现了这种小蜂(Joseph,1953)。1977年,Wiebes认为Blastophaga coronata归在Blastophaga属是不正确的,将它转移到Platyscapa属 (Wiebes,1977)。目前,国内外对于大叶榕隐头果内非传粉蜂相关研究报道甚少。本实验通过定时、定点采集福州二个样地的大叶榕雄花期榕果,收集和鉴定大叶榕隐头果内的榕小蜂,并根据小蜂的形态特征制定大叶榕隐头果中榕小蜂种类检索表,为榕小蜂分类、榕-蜂协同进化研究,以及非传粉小蜂对于榕-蜂共生体系的影响等研究提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
在福州地区选择树龄25年以上的大叶榕为实验对象。大叶榕为桑科榕属落叶大乔木,高可达二十米以上,气生根不发达。花序果簇生于枝条或叶腋之间。大叶榕的花序果内共生或寄生着许多昆虫,隶属于膜翅目Hymenoptera、细腰亚目Apocrita、小蜂总科Chalcidoidea。
1.2 方法
从2010年1月到2010年12月,对福州闽侯县 (119°20'E,26°04'N)、仓山区 (119°31'E,26°04'N)二个样地58株大叶榕进行每周一次的观察,记录榕果的发育情况,在榕果开始变软且即将出蜂时进行采集。全年共采集到21批榕果,每批采集约30个榕果参照白莉芬等人 (2006)的实验方法进行单果收蜂实验:在实验室中将榕果掰开,单果放入广口瓶中,并用120筛目 (20 cm×15 cm)的双层绢纱网封住瓶口,放到实验台上,自然光照,待榕小蜂羽化完全后,用脱脂棉蘸取乙醚将榕小蜂熏死,然后借助于体视显微镜(Nikon SMZ800)、生物显微镜 (Axio Imager A2)和Image-Pro Plus景深扩展软件分别对榕小蜂进行分类、拍照及合成,统计单果中榕小蜂的种类及数量,最后将不同种类的榕小蜂分别保存到装有75%酒精的EP管中,贴上标签,做好记录。未知榕小蜂送到中科院动物研究所鉴定。
2 结果与分析
2.1 大叶榕隐头内寄生蜂的种类
大叶榕隐头果内寄生小蜂种类丰富,其形态多种多样。全年在546个花序果内共收集到小蜂33641头,隶属于小蜂总科中的7个科 (亚科)的11个种 (表1),其中传粉小蜂为榕小蜂科的Platyscapa coronata,其余10种是分别属于金小蜂科、广肩小蜂科、刻腹小蜂科、姬小蜂科的非传粉小蜂。单个花序果内寄生的小蜂种类2~7种,变幅较大,单果内平均小蜂52头左右,最多131头/果,最少13头/果。福州地区全年均可采集到雄花期的花序果,但2月、6月和10月雄花期花序果数量相对少些。在大叶榕小蜂群落结构中,传粉小蜂和非传粉小蜂的种类和数量呈现明显的季节性。冬季和春季 (12月~翌年5月)花序果内小蜂的种类和数量较多,传粉小蜂占优势(传粉小蜂在样地小蜂群落结构中占67.8%),花序果种子结实率高;夏秋季 (6~11月间)小蜂种类和数量少,Camarothorax bismasculinus和Sycophila属的小蜂占优势,前者在样地群落结构中占79.5%,后者占16%,此期的花序果结实率极低。传粉小蜂在夏秋季数量锐减,而非传粉小蜂却大量存在,这对大叶榕的繁殖利益有较大的负面影响。在非传粉小蜂中,Camarothorax、Sycophila、Otitesella、Sycoscapter等4个属的榕小蜂为常见种,而Ormyrus和Aprostocetus等2个属的榕小蜂为偶见种。偶见种的存在对常见种的数量几乎没有影响,偶见种利用的是榕果内未饱和的一部分资源,也可能是榕果为偶见种的发生预留了空间和资源。
表1 大叶榕花序果内小蜂的种类及其生物学特性Tab.1 Species and their biological characteristics of the fig wasps in F.virens Ait.var.sublanceolata
2.2 传粉榕小蜂的形态特征
大叶榕的传粉小蜂为Platyscapa coronata(Grandi),属膜翅目Hymenoptera,细腰亚目Apocrita,小蜂总科Chalcidoidea,榕小蜂科Agaonidae,榕小蜂亚科Agaoninae,Platyscapa属。雌雄异型。
雌蜂体长约1.5 mm,体色为黑色。头部扁铲状,上颚腹面附着明显的平直的附器,此附器上有明显的横向薄片;具一对红色复眼,头顶有一对膝状触角,触角之间有凹槽,触角可灵活转动。触角12节,柄节发达、膨大,第三节有一个弯曲的刺突;具翅两对,透明,翅缘有缘毛;前翅翅脉棕色,前缘脉长度大约为缘脉的2倍,后缘脉较短,痣脉与缘脉几乎呈直角;后翅短小狭长、呈柳叶刀形。腹部具黑色产卵器,长度约为体长的1/2。前足和后足基节和腿节粗壮,中足细弱。前足胫节明显短于腿节,基节内侧缘有基节梳。胸部腹面具花粉筐,雌蜂可携带花粉进行主动传粉。雄蜂体长约1.8~2 mm,体色为黄棕色,躯体光滑。头部背面观近正方形,侧面观近长方形。具一对暗红色、椭圆形的复眼,无单眼;具一对膝状触角,触角通常着生在头中间宽大的触角槽内,触角3节,较粗短、呈棒槌状;无翅;前足腿节明显膨大、发达,中足明显细弱、退化;柄后腹能向头胸下腹侧卷曲使身体呈U型;雄性外生殖器突出,具阳茎。
2.2 大叶榕榕小蜂的分类检索
榕小蜂的种类繁多,但是有关榕小蜂分类研究方面的资料却相对较少。传粉榕小蜂是被研究最为系统的一个分支,现在已知种类有350种左右,但根据榕蜂一一共生的原则推测,传粉小蜂的种类应该将近750种左右,因此,约有一半的传粉小蜂未被发现或鉴定。非传粉小蜂的种类更加繁杂,目前已经知道的种类有400余种,由于长期以来没有受到应有的重视,加上非传粉小蜂的行为方式多样,种间形态特征近似,估计实际种类数量远不止这些,大量的种类需要描述记录(Cook,2003)。
本实验依据Bouˇcek的榕小蜂分类系统(Bouˇcek,1988,1993),并参考了Ishii(1934)、陈颖儒 (1999)、Beardsley(1998)和冯贵(2010)等人对榕小蜂的分类和描述,对福州市大叶榕隐头果中的榕小蜂进行分类、鉴定,并编写检索表,为榕小蜂鉴别提供基础资料。
大叶榕隐头果榕小蜂种类检索表
9'体为黑色,具金属光泽 (锥尾榕小蜂亚科)♀Otitesella minina…………………………………………………10柄后腹能向头胸下腹侧卷曲使身体呈U型;触角通常着生在头中间宽大的触角槽内,前足腿节明显膨大♂Platyscapa coronata……………………………………10'柄后腹通常不卷曲;头部前段无明显的宽大触角槽,前足腿节和胫节的比例偏差不大 11……………………11触角柄节棒状,触角着生位点在头前部1/3,靠近唇基12…………………………………………………………11'触角柄节扁平,触角着生位点在头后1/2范围内,远离唇基 13……………………………………………………12具白色残翅,胫节较短并且宽大,簇生很多钝刺;前胸背板无腹向侧板 ♂Sycoscapter sp.……………………12'无翅,胫节正常,多毛,无浓密的钝刺;前胸背板具腹向侧板 ♂Camarothorax bismasculinus2…………………13残翅呈分枝状 ♂Otitesella minina 3……………………13'残翅不分枝 14……………………………………………14面观为近矩形,上颚较长,约为头长的1/2♂Otitesella minina 1…………………………………………………14'头部背面观为近圆形,上颚较短,约为头长的1/3♂Otitesella minina 2…………………………………………
3 结论与讨论
3.1 形态与行为的高度统一性
Platyscapa coronata为大叶榕唯一的传粉昆虫,传粉方式为主动传粉。雌蜂的体型与钻入雌花期隐头花序、传粉、产卵的活动相适应;具发达的翅,能够做短距离或顺风较长距离飞行,去寻找处于雌花期的榕果;眼及触角发育正常,前后足基节、腿节粗壮,有利于雌蜂在花序口部苞片通道中钻行;具基节梳和花粉筐能携带大量花粉,为大叶榕授粉等。雄蜂的体型与生活在黑暗的花序内打洞、交尾等活动相适应,表现为无翅和眼退化;前后足腿节粗壮、发达,有利于抓住瘿花的子房壁与雌蜂交配;身体卷曲,有利于触觉到生活雌蜂的瘿花子房洞口,便于交配。因此,大叶榕传粉小蜂雌雄异型,是生物形态结构与功能高度统一的典型范例。
3.2 典型的雄性多型现象
多型现象 (polymorphism)是指同种昆虫同一性别的个体间在大小、颜色、结构等方面存在明显差异的现象 (宋红军等,2009)。同一性别的榕小蜂,其不同的形态必然与不同的生态习性相适应,例如,Camarothora bismasculinus具有全翅、无翅两种类型的雄蜂,有翅雄蜂能够从苞口出飞,并在果外寻找合适的雌虫与之交配,而无翅雄蜂则只能在花序果内交配;Otitesella属的小蜂也具有明显的雄性多型现象,上颚的类型、大小,以及各足跗节是否膨大并呈深黑色是该属雄峰主要的区别特征,同时,不同的表型特征,可能使其具有不同生殖策略:Otitesella sp.1雄蜂的上颚非常发达,上颚顶端锐利并具有1个顶齿和4个臼齿,便于在虫瘿上咬开小孔,让雌蜂出瘿,有时还能把雌蜂拖出虫瘿;Otitesella sp.2雄蜂体型微小且上颚不发达,有利于在榕果内瘿花间穿越,寻找雌蜂并与之交配;Otitesella sp.3雄蜂体型较大,胸部发达且具有细长的上颚,可能是格斗的武器,常常看到这类型的雄虫为争夺雌蜂进行激烈的格斗。
3.4 长尾啮小蜂在榕果中的寄生现象
首次发现长尾啮小蜂寄生于榕果的现象。Aprostocetus sp.属于膜翅目 Hymenoptera、小蜂总科Chalcidoidea、姬小蜂科 Eulophidae、啮小蜂亚科Tetrastichinae长尾啮小蜂属Aprostocetus昆虫。大叶榕隐头果中Aprostocetus sp.小蜂数量很少,且仅在部分特定季节出现。在全年不同时期收集的21批果中,仅在3批果中发现Aprostocetus sp.,即在7月和9月份收集十余只的Aprostocetus sp.1(包括雌雄蜂),在12月份收集到Aprostocetus sp.2雌、雄蜂各一只,Aprostocetus sp.3雌蜂1只。目前,国内报道的长尾啮小蜂属昆虫多为寄生性天敌,例如寄生于美国白蛾蛹的白蛾圆腹啮小蜂Aprostocetus magniventer(杨忠岐等,2003),寄生于桑天牛卵的桑天牛卵长尾啮小蜂Aprostocetus prolixus(黄大庄等,2005)、寄生于板栗栗绛蚧 Kermes nawai上的栗绛蚧长尾啮小蜂Aprostocetus sp.(贾克锋等,2004)等,尚未见到长尾啮小蜂在榕果中寄生的报道。榕果中姬小蜂的发现,为榕-蜂协同进化研究提供了新材料和新思路。
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