長白山地區(qū)訪花昆蟲與蜜源植物的協(xié)同適應

1、長白山地區(qū)訪花昆蟲與蜜源植物的協(xié)同適應在漫長的進化歷程中 , 植物花的結(jié)構(gòu)不斷變得復雜, 顏色不斷變得鮮艷 , 花中具有花蜜和花粉 , 大多數(shù)花具有香味 , 這些特征使植物向著更有利于招引昆蟲的方向發(fā)展 , 而昆蟲的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活習性也相應地發(fā)生變化, 向著便于采蜜傳粉的方向發(fā)展。從而 , 在植物和昆蟲之間產(chǎn)生了精巧而微妙的相互適應和協(xié)同進化關(guān)系。本論文以長白山地區(qū)為研究范圍, 對主要蜜源植物與四類重要訪花昆蟲類群之間的相互適應關(guān)系進行了研究, 包括 : 主要蜜源植物花部綜合特征( 花的結(jié)構(gòu)、顏色、花粉形態(tài)及花的氣味 ) 與重要訪花昆蟲類群的適應關(guān)系; 重要訪花昆蟲類群外部形態(tài) ( 口器、攜粉

2、足等 ) 、內(nèi)部系統(tǒng) ( 消化道的形態(tài)結(jié)構(gòu) ) 、微觀結(jié)構(gòu) ( 觸角感受器的類型、數(shù)量、分布規(guī)律) 與昆蟲訪花行為的適應關(guān)系。本研究可為開發(fā)新型昆蟲引誘劑及授粉昆蟲在設施農(nóng)業(yè)領域中的應用提供了重要的理論參考。研究所采用的主要方法及結(jié)果如下:(1) 對長白山地區(qū) 12 個市、縣、鎮(zhèn)及長白山自然保護區(qū)共計22 個樣地內(nèi)的訪花昆蟲進行了野外采集、標本鑒定和文獻檢索 , 共獲得訪花昆蟲 452 種 , 隸屬于 10 目、74 科、283 屬。其中 , 膜翅目蜜蜂科( 蜜蜂屬和熊蜂屬 ) 和隧蜂科昆蟲、雙翅目食蚜蠅科昆蟲、鞘翅目天?？? 花天牛亞科 ) 昆蟲和鱗翅目蝶類昆蟲為長白山地區(qū)重要訪花昆蟲類群。

3、(2) 對長白山地區(qū)主要蜜源植物的訪花昆蟲類群調(diào)查顯示 , 菊科植物的主要訪花昆蟲類群為膜翅目、雙翅目和鱗翅目蝶類昆蟲 ; 薔薇科植物的主要訪花昆蟲類群為膜翅目熊蜂屬、鞘翅目花天牛亞科和鱗翅目蝶類昆蟲 ; 毛茛科、唇形科、豆科植物的主要訪花昆蟲類群為膜翅目昆蟲 ; 百合科、石竹科植物的訪花昆蟲類群為鱗翅目蝶類昆蟲 ; 傘形科植物的主要訪花昆蟲類群為膜翅目熊蜂屬和鞘翅目花天牛亞科昆蟲 ; 敗醬科植物的主要訪花昆蟲類群為雙翅目昆蟲; 蓼科、罌粟科和牻牛兒苗科植物的主要訪花昆蟲類群為膜翅目和雙翅目昆蟲; 柳葉菜科植物的主要訪花昆蟲類群為膜翅目和鱗翅目蝶類昆蟲。(3) 對四類重要訪花昆蟲偏愛的蜜源植物

4、的花朵形態(tài)及顏色分析顯示, 熊蜂偏愛訪問具有圓錐花序、總狀花序和聚傘花序的花 ; 花冠類型以輻射對稱、 兩側(cè)對稱為主 ; 花色艷麗 , 常為黃色或藍紫色。天牛訪問的花多為圓錐、 傘形、聚傘和傘房花序 ; 花冠類型以輻射對稱為主,多為旋轉(zhuǎn)狀或壇狀 , 而非管狀或唇形花 ; 具有大量的雄蕊和花粉 , 通常缺少花蜜 ;由于天牛通常缺乏對顏色的洞察力, 主要訪問白色和黃色等淡色花, 很少訪問紅色或紫色花。食蚜蠅偏愛訪問具有頭狀花序和傘形花序的花朵; 由于其喙管較長 ,可以訪問筒形花 , 吸食花基部的蜜汁 ; 對花色的選擇能力較強 , 但多訪問白色和黃色的花朵。蝶類偏愛訪問具有頭狀花序和總狀花序, 色澤

5、鮮艷的花朵。 (4) 利用掃描電子顯微鏡觀察了長白山地區(qū)主要蜜源植物的花粉形態(tài), 并分析了花粉形態(tài)與四類重要訪花昆蟲類群的關(guān)系。結(jié)果表明 , 熊蜂屬昆蟲和花天牛亞科昆蟲偏愛訪問的蜜源植物均具有長球形花粉 , 花粉粒較大 ,P/E 值大于 1.14, 具三孔溝 , 表面具有網(wǎng)狀紋飾。食蚜蠅科和蝶類昆蟲對蜜源植物的花粉要求不高。(5) 利用氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用儀分析了長白山地區(qū) 11 種主要蜜源植物的乙醇提取物成分 , 并對其進行了比較。結(jié)果表明 , 蜜源植物花乙醇提取物成分在菊科、薔薇科、傘形科、柳葉菜科和豆科之間未表現(xiàn)出顯著的特異性 , 主要物質(zhì)為酸類化合物 , 其次是酮類化合物和酯類化合物

6、。11 種花乙醇提取物成分中均含有1羥基 2丙酮、乙酸、甲酸、順式, 其嗉囊內(nèi)壁和中腸內(nèi)壁9,12 十八碳二烯酸和苯酚 , 且這些成分的含量分別在提取物總含量中具有相似的比例關(guān)系?？梢酝茰y這些成分對訪花昆蟲具有引誘作用。但對昆蟲產(chǎn)生引誘性的是這些混合物中各成分的綜合效果, 還是其中的某一種物質(zhì)起著主要的引誘作用, 還有待于進一步的研究。 (6) 通過對訪花昆蟲類群外部形態(tài)特征與訪花的適應研究顯示: 熊蜂較為粗壯 ; 全身密被長而整齊的毛, 能粘有大量花粉 ; 嚼吸式口器 , 中唇舌較長 , 能從深花冠花的正中吸食花蜜; 具有花粉筐 , 后足基脛節(jié)內(nèi)表面具毛刷, 能夠攜帶大量花粉。復眼通常較大并

7、有很多小眼, 使其能順利地搜索到所需的寄主植物; 翅發(fā)達且常有色 , 觸角相對較長 , 通常絲狀或鋸齒狀 , 多數(shù)位于頭部頂端而非側(cè)面, 為花天牛攜帶花粉進行大范圍的轉(zhuǎn)移提供了可能。食蚜蠅類可通過體毛粘附花粉;舐吸式口器能分泌涎液稀釋漿狀的花蜜以便自身的吸收; 跗節(jié)具有化學感受器 ,對含糖液汁敏感。蝶類為虹吸式口器 , 善于吸食花蜜 ; 具有較發(fā)達的足 , 訪花時常抓附于花上 ,粘有大量的花粉 ; 視覺發(fā)達 , 傾向于訪問色澤鮮艷的花朵。 對于訪花昆蟲適于訪花特征的研究 , 將有利于挖掘新的授粉昆蟲。(7) 熊蜂屬昆蟲、花天牛亞科昆蟲、食蚜蠅科昆蟲和蝶類昆蟲的消化道均由前腸、中腸和后腸組成。熊

8、蜂屬昆蟲的蜜囊明顯 , 內(nèi)壁形成縱橫的褶皺 , 容積較大 ,能夠容納大量蜜汁。中腸較粗 , 內(nèi)壁由多條縱嵴組成 , 在嵴上有許多突起 , 能夠增加中腸的表面積 ,有助于中腸消化液的分泌和對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收?；ㄌ炫喛评ハx取食花粉和花瓣,嗉囊和中腸的內(nèi)壁形成了許多乳狀的盲囊。食蚜蠅科昆蟲和蝶類昆蟲主要取食花蜜等液體食物較為平滑 , 主要起吸收的作用。 (8) 熊蜂屬昆蟲觸角上具有毛形感受器(A、B、C/ D)、錐形感受器 (A、 B)、腔錐形感受器、板形感受器和Bohms 鬃毛 ; 花天牛亞科昆蟲觸角上具有毛形感受器( 、 ) 、刺形感受器 ( 、 ) 、錐形感受器 ( 、 ) 和 Bohms 鬃毛 ; 食蚜蠅科昆蟲觸角上具有毛形感受器( 、)和大量微毛 ; 蝶類昆蟲觸角上具有鱗形感受器、 星形感受器、毛形感受器 (A、B)。毛形感受器為四類訪花昆蟲類群觸角上共有的感受器類型, 通常作為機械力感受器 ,