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入侵生物对生态环境和人类活动产生的不利影响仅次于生境破坏,成为对全球生物多样性的第二大威胁。
本研究以原产于中国、目前在北美成功入侵的木本植物乌桕(Triadica sebifera L.Small=Sapium sebiferum L.Roxb)为研究对象,通过大田盆栽试验、生物测定以及化学物质分析,比较乌桕入侵地种群(美国)和原产地种群(中国)生长发育和防御策略在不同昆虫选择压力下的变化,了解乌桕与天敌昆虫的相互作用关系,阐明乌桕入侵的潜在机制。本研究的主要内容和结论如下:
1.入侵植物逃逸了专食性昆虫的取食危害,新的选择压力可能导致入侵植物改变对不同食性昆虫(专食性昆虫和广食性昆虫)的防御策略(抗性和耐受性)。本试验比较乌桕入侵地种群和原产地种群对专食性昆虫(Gadirtha inexacta)和广食性昆虫(Cnidocampa flavescens)抗性和耐受性的差异。就抗性而言,大田盆栽试验和生物测定试验结果均表明,在入侵地种群上饲养的专食性昆虫,体重和取食量均显著的高于在原产地种群上饲养的专食性昆虫;然而广食性昆虫的体重和取食量不受乌桕来源地的影响。化学物质分析结果表明,入侵地种群的碳水化合物与蛋白质的比值显著的高于原产地种群;然而入侵地种群的单宁含量显著的低于原产地种群。就耐受性而言,入侵地种群的耐受性均显著的高于原产地种群。入侵地种群对广食性昆虫的耐受性显著的高于对专食性昆虫的耐受性。与之不同,原产地种群对广食性昆虫和专食性昆虫的耐受性无显著差异。综上所述,乌桕入侵地种群对专食性昆虫的抗性下降,而对广食性昆虫的耐受性升高。对不同食性昆虫防御策略的改变可能是乌桕成功入侵的重要原因。
2.竞争胁迫和昆虫取食会对植物产生不利的影响,并且两者的交互作用会加剧这种不利影响。本试验比较乌桕入侵地种群和原产地种群在不同竞争强度胁迫下,对不同食性昆虫(专食性昆虫和广食性昆虫)的应对策略。大田盆栽试验结果表明,在没有昆虫取食的情况下,入侵地种群的总生物量显著的大于原产地种群,并且不受临近植物竞争胁迫的影响。昆虫取食显著的降低了植物的生长发育。在竞争强度较高的情况下,专食性昆虫对入侵地种群的影响显著的高于广食性昆虫。然而,在竞争强度较低的情况下,专食性昆虫和广食性昆虫对入侵地种群的影响无显著差异。入侵地种群的根冠比显著的低于原产地种群,株高显著的高于原产地种群(特别是在昆虫取食的情况)。综上所述,专食性昆虫对乌桕入侵地种群的不利影响显著的高于广食性昆虫。乌桕在同时应对昆虫取食和竞争胁迫时采取了“优先地上部分生长”的策略。在生物防治天敌对入侵植物不能取得理想的控制效果时,人为的栽种竞争力强的植物,可有效的控制入侵植物的生长。
3.地下昆虫和地上昆虫会对植物产生不利影响,并且两者之间存在复杂的相互作用关系。红胸律点跳甲(Bikasha collaris)属鞘翅目叶甲科。成虫取食植株的叶片,形成小孔或缺刻;幼虫取食植株的根部,蛀食成孔洞或隧道。本试验研究跳甲不同部位取食对乌桕入侵地种群和原产地种群生长发育的影响,以及乌桕入侵地种群和原产地种群不同部位的防御水平对跳甲成虫和幼虫种群动态的影响。大田盆栽试验结果表明,入侵地种群的地上生物量和总生物量显著的高于原产地种群,而地下生物量在两者之间无显著差异。入侵地种群对地上成虫和地下幼虫的抗性均显著的低于原产地种群,而对地上成虫的耐受性显著的高于原产地种群。此外,地上成虫取食行为促进地下幼虫的生长发育,并且这种促进作用在入侵地种群上更为明显。综上所述,乌桕入侵地种群和原产地种群对不同部位昆虫取食危害采取了不同的防御策略,进而对昆虫的种群动态产生不同的影响。将来对乌桕的生物防治必须考虑到植物防御策略所发生的变化。
4.在中国,红胸律点跳甲主要取食危害乌桕。本试验以红胸律点跳甲的生物学特性,寄主专一性和控制效果三个方面开展试验,全面的评估红胸律点跳甲作为乌桕生物防治天敌的潜力。生物学特性研究表明:成虫的产卵前期为6天,产卵于褶皱的滤纸上;卵的孵化期为6-17天;幼虫发育时间为13-23天,随后进入蛹期;蛹的发育时间为6-14天。寄主专一性研究表明:在非选择试验中,成虫只取食Triadica属植物,而幼虫只能在乌桕上完成发育;在选择试验中,成虫对乌桕表现出明显的偏好性。控制效果试验结果表明:跳甲可同时取食植株的地上部分和地下部分,并且对乌桕的控制效果随着取食危害强度的增大而增加,然而成虫和幼虫对乌桕的控制效果无显著差异。
综上所述,红胸律点跳甲作为乌桕的生物防治天敌具有很大的潜力。