張 敏，謝 華，楊 培，李成星，李宗波*

(1. 西南林業(yè)大學(xué)生物多樣性保護(hù)學(xué)院/云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650224；2. 云南中醫(yī)藥大學(xué)，昆明 650500)

榕-蜂繁殖共生體是榕小蜂Hymenoptera: Chalcidoidea與榕樹Ficusspp.因營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)而形成的多功能群落(Kerdelhuéetal., 2000; Cook and Rasplus, 2003; Segaretal., 2013; Gharaetal., 2014)，其群落物種豐富度因寄主榕樹、繁殖系統(tǒng)和地理分布的不同存在明顯的差別，如雌雄同株的小葉榕F.macrocarpaLinnaeus f.在自然分布區(qū)和人為引種區(qū)的榕果內(nèi)分別有小蜂32種和22種(Comptonetal., 2018)，而雌雄異株的無花果F.caricaLinnaeus僅有2種(Vovlas and Larizza, 1996)。但是，無論這些榕小蜂組成如何變化，它們均可分為傳粉榕小蜂Agaonidae和非傳粉榕小蜂兩大功能類群，并且傳粉榕小蜂是每種榕樹繁殖所必不可少的。一般情況下，一種榕樹有一種傳粉榕小蜂，傳粉榕小蜂已與榕樹經(jīng)歷約7 500萬年的協(xié)同進(jìn)化，在發(fā)育、生理、形態(tài)等方面與榕果物候期高度匹配，一方面能夠進(jìn)入雌花期榕果內(nèi)部為榕樹傳粉，是傳粉者；另一方面又利用部分雌花資源用于自我繁殖，是造癭者，雙方彼此依賴，互惠共生，是形成榕蜂繁殖共生體的前提條件。非傳粉榕小蜂種類眾多，一種榕樹通常有1～42種不等，分屬于金小蜂科Pteromalidae、刻腹小蜂科Ormyridae、廣肩小蜂科Eurytomidae、長(zhǎng)尾小蜂科Torymidae，以及榕小蜂科的長(zhǎng)鞘榕小蜂亞科Sycophaginae，能夠利用雌花前期、雌花期、間花期的榕果，且多數(shù)在果外產(chǎn)卵，根據(jù)其后代發(fā)育所需資源類型被稱為造癭者、寄居者和寄生者，對(duì)互惠共生體有“負(fù)向”影響(Rasplusetal., 1998; Cook and Rasplus, 2003; Cruaudetal., 2010; Comptonetal., 2018)。無論這些榕小蜂種類如何，何時(shí)產(chǎn)卵，均會(huì)在榕果發(fā)育至雄花期時(shí)發(fā)育完成。根據(jù)物種競(jìng)爭(zhēng)排斥原理(Competitive exclusion principle)，考慮到榕果物理結(jié)構(gòu)和雌性小花分層的特征，不同榕小蜂在時(shí)間、空間、食性等維度對(duì)繁殖資源的占用，出現(xiàn)了生態(tài)位分化，每個(gè)物種都占據(jù)了相應(yīng)的繁殖資源，種間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系保持低水平狀態(tài)，這應(yīng)被視作物種共存與群落穩(wěn)定的物質(zhì)基礎(chǔ)(Kerdelhué and Rasplus, 1996; Kerdelhuéetal., 2000; Pekasetal., 2016)。當(dāng)前，雖有很多研究針對(duì)榕蜂群落的結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，但多數(shù)集中在雌雄同株榕樹中，且涵蓋了非洲、亞洲、美洲、澳洲等地區(qū)的幾十種榕樹(Compton and van Noort, 1992; Kerdelhuéetal., 2000; 張光明等, 2003; Al-Beidhetal., 2012; Segaretal., 2013; Gharaetal., 2014; Comptonetal., 2018)，而雌雄異株僅見到3種(Zavodnaetal., 2005; Yanetal., 2012; Yu and Compton, 2012)。由于全世界榕樹已記述850多種，雌雄同株和雌雄異株榕樹各占一半，前期關(guān)于榕蜂群落的研究主要集中于雌雄同株榕樹，顯示出雌雄異株榕樹及其榕小蜂群落方面的研究存在諸多缺失與不足。因此，在前期研究的基礎(chǔ)上，本研究采用路徑分析和混合線性模型的方法，詳細(xì)分析了雌雄異株榕樹——雞嗉子榕F.semicordata果內(nèi)寄生的5種榕小蜂繁殖資源的空間利用與食性關(guān)系，以便深入理解雞嗉子榕小蜂的群落組成與功能分化。

1 材料與方法

1.1 雞嗉子榕及其榕小蜂

雞嗉子榕是一種廣泛分布于我國的云南、貴州、廣西、西藏以及國外的馬來西亞、越南、泰國、緬甸、印度等地的一種小喬木(張秀實(shí)等, 1998)，雌雄異株，雌樹榕果(雌果)產(chǎn)生種子，雄樹榕果(雄果)供養(yǎng)5種榕小蜂，且每種小蜂均有雌雄二型性(圖1)，即雌蜂形態(tài)正常，具翅和復(fù)眼，主要是在環(huán)境中搜尋合適的榕果來繁殖后代；雄蜂的翅和復(fù)眼明顯退化，終生生活在果腔內(nèi)，其功能是識(shí)別雌蜂并與之交配。在產(chǎn)卵時(shí)序上，窩榕小蜂CeratosolengravelyiGrandi作為雞嗉子榕唯一的傳粉者，第一個(gè)到達(dá)榕果，從苞片口進(jìn)入榕果內(nèi)部產(chǎn)卵，同時(shí)行使造癭功能；在果外產(chǎn)卵的4種非傳粉榕小蜂隨后到達(dá)榕果并開始產(chǎn)卵，寄居者妃延腹榕小蜂PhilotrypesisduniaJoseph幾乎與窩榕小蜂同時(shí)抵達(dá)，或延后1 d，著陸后即用觸角橫掃榕果苞片，以此來判斷是否有傳粉者進(jìn)入，若有即會(huì)在果外合適的位點(diǎn)產(chǎn)卵，且僅發(fā)生在雌花期(即B期，約4 d)；寄居者拉長(zhǎng)鞘榕小蜂SycophagacuniaJoseph、寄生者縮腹榕小蜂Apocryptasp.和偽鞘榕小蜂SycoscaptertrifemmensisJoseph會(huì)在榕果進(jìn)入間花期(C期，35～46 d)9 d后陸續(xù)到達(dá)，且三者產(chǎn)卵期有明顯的重疊，尤其是縮腹榕小蜂和偽鞘榕小蜂(Yanetal., 2012; 張媛等, 2016; 劉志祥等, 2021)。隨后，雄果繼續(xù)發(fā)育至雄花期(大約5 d)，待榕小蜂交配完成后，一部分窩榕小蜂雄蜂會(huì)挖掘出蜂口，允許雌蜂從果內(nèi)飛出，開始新生命循環(huán)。

圖1 5種雞嗉子榕小蜂的雌雄蜂形態(tài)(上雌下雄)Fig.1 Morphological profiles of five female(top)and male chalcidod wasps(bottom)associated with the Ficus semicordata注：A, 窩榕小蜂；B, 妃延腹榕小蜂；C, 拉長(zhǎng)鞘榕小蜂；D, 縮腹榕小蜂；E, 偽鞘榕小蜂。Note: A,Ceratosolen gravelyi; B, Philotrypesis dunia; C, Sycophaga cunia; D, Apocrypta sp.; E, Sycoscapter trifemmensis.

1.2 雄果的收集與保存

在中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園及其周邊地區(qū)(21.92～22.06°N，101.16～101.29°E)，尋找發(fā)育期恰在雄花期的雄樹(13棵)，接著從每棵樹上采集榕果，經(jīng)測(cè)量榕果縱向直徑和橫向直徑后，將其縱向切為兩半，觀察果腔內(nèi)是否有羽化的小蜂(圖2-A)。若沒有，則將榕果閉合、編號(hào)，收集30～35個(gè)。接著，將其帶回實(shí)驗(yàn)室，并置于-20℃冰箱內(nèi)冷凍保存，以殺死尚在癭花內(nèi)的所有榕小蜂。

1.3 榕小蜂繁殖癭花的層次性與大小

待榕果解凍后，沿苞片中心位置再將其均勻分為兩部分。根據(jù)5種榕小蜂體型體色、雌蜂產(chǎn)卵期長(zhǎng)短、雄蟲頭形及其上顎發(fā)達(dá)程度(圖1)，可輕松將各個(gè)榕小蜂及其雌雄兩性的繁殖癭花區(qū)分開(圖2-B，C)，接著統(tǒng)計(jì)每個(gè)榕果內(nèi)各個(gè)榕小蜂、空癭花、敗育癭花的數(shù)量。同時(shí)，隨機(jī)挑選10朵含有各個(gè)榕小蜂及其兩性的癭花，并將其排列在培養(yǎng)皿中，借助蔡司體視鏡(SteREO Discovery.V20)拍照后，再用ImageJ軟件(Version 1.52n，https://imagej.nih.gov)測(cè)量其癭花花梗長(zhǎng)度、子房的長(zhǎng)與寬等指標(biāo)。如果稀有種(張媛等, 2016)，如妃延腹榕小蜂和縮腹榕小蜂的數(shù)量不足，則此果不在統(tǒng)計(jì)范圍之內(nèi)。

圖2 雞嗉子榕榕果及其榕小蜂癭花的形態(tài)測(cè)定方法Fig. 2 Measuring method of galls contained the female and male chalcidoid wasps in the male figs of Ficus semicordata注：A，雄花期雄果的內(nèi)部癭花狀況；B-C，傳粉榕小蜂和妃延腹榕小蜂雌、雄蜂的癭花特征。Note: A, Internal characteristics of different galls of F. semicordata at the male phase; B-C, External morphology of galls contained the female and male pollinator C. gravelyi and non-pollinator P. dunia, respectively.

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析均使用R軟件(Version 4.0.2, https://cran.r-project.org/)，制圖用GraphPad Prism(Version 8.0.2)。由于癭花近似橢球體，先用公式V=4πabc/3(a、b、c分別為球體縱向、橫向水平半徑和極半徑)計(jì)算球體體積，接著用自然對(duì)數(shù)法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，隨后和花梗數(shù)據(jù)一起，分別用非參數(shù)檢驗(yàn)(如Kruskal-Wallis, Mann-Wgutney U)和混合線性模型(lmerTest, Version 3.1)對(duì)比各榕小蜂或功能類群繁殖癭花間的差異性。對(duì)于榕小蜂及其榕果間的營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)，以樣樹和榕果作為隨機(jī)嵌套因子，采用分?jǐn)嘟Y(jié)構(gòu)方程模型(Structural equation modeling)進(jìn)行路徑分析(piecewiseSEM, Version 2.1)(Lefcheck, 2016)。

2 結(jié)果與分析

2.1 榕小蜂群落的組成

在收集的396個(gè)榕果中，共發(fā)現(xiàn)174 776頭榕小蜂。其中，窩榕小蜂數(shù)量最多，占整個(gè)群落的68.78%，其次為偽鞘榕小蜂，占比22.67%，而妃延腹榕小蜂、拉長(zhǎng)鞘榕小蜂和縮腹榕小蜂分別占2.00%、3.98%和2.91%。在單個(gè)榕果內(nèi)，群落僅有窩榕小蜂的有2個(gè)榕果，占比0.51%；多數(shù)由3～4種組成(圖3)，占比分別為37.06%和35.53%，以窩榕小蜂、偽鞘榕小蜂、拉長(zhǎng)鞘榕小蜂最為常見。另外，單果內(nèi)各榕小蜂種群數(shù)量變化極大(圖4)，如窩榕小蜂最少的僅有10頭，最多達(dá)1 161頭。

圖3 5種雞嗉子榕小蜂在單個(gè)榕果中同時(shí)出現(xiàn)的比例Fig.3 Co-occurrence offive chalcidoid wasps inside a male fig of Ficus semicordata注：數(shù)字1～5分別表示單個(gè)榕果內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)榕小蜂種類數(shù)量。Note: Numbers 1～5 indicated the total amounts of species of fig was present simultaneously in a single fig, respectively.

圖4 5種雞嗉子榕小蜂在單個(gè)榕果內(nèi)的種群數(shù)量Fig.4 Total numbers of five chalcidoid wasps inside a male fig of Ficus semicordata

2.2 榕小蜂及其榕樹間的互作關(guān)系

表1和圖5給出了雞嗉子榕小蜂群落內(nèi)各物種與寄主間強(qiáng)健、可信賴的互作關(guān)系(C=2.854，P=0.585)。隨著榕果直徑的增加，其孕育的傳粉榕小蜂數(shù)量亦顯著增加，而與非傳粉榕小蜂的關(guān)系不明顯。妃延腹榕小蜂、拉長(zhǎng)鞘榕小蜂、偽鞘榕小蜂直接作用于傳粉者窩榕小蜂，有正相關(guān)性；拉長(zhǎng)鞘榕小蜂與妃延腹榕小蜂間有較強(qiáng)的級(jí)聯(lián)效應(yīng)，為負(fù)相關(guān)，兩者可能相互競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；縮腹榕小蜂則寄生于妃延腹榕小蜂，呈正相關(guān)關(guān)系。另外，非傳粉榕小蜂在果外產(chǎn)卵時(shí)通常會(huì)破壞一部分癭花的發(fā)育，但路徑分析僅發(fā)現(xiàn)偽鞘榕小蜂與敗育癭花間有極顯著的正向關(guān)系(表1)。

表1 5種雞嗉子榕小蜂的路徑分析結(jié)果

圖5 5種雞嗉子榕小蜂與榕果間的路徑關(guān)系Fig.5 Path diagrams of five chalcidoid wasps in the male fig of Ficus semicordata

2.3 榕小蜂繁殖癭花的空間利用

5種雞嗉子榕小蜂及其雌雄兩性所在癭花的花梗長(zhǎng)度有顯著差異，且同種雄蜂的花梗明顯長(zhǎng)于同種雌蜂的花梗(P<0.001)(圖2；圖6)。其中，傳粉榕小蜂占據(jù)榕果的中心位置，雄蜂的花梗長(zhǎng)度最長(zhǎng)，為2.88±1.1 mm，雌蜂的花梗長(zhǎng)度為2.34±1.03 mm，而非傳粉榕小蜂占據(jù)中下層，花梗長(zhǎng)度依次為偽鞘榕小蜂(雄蜂2.24±0.83 mm，雌蜂2.02±0.77 mm)、妃延腹榕小蜂(雄蜂1.96±0.69 mm，雌蜂1.71±0.68 mm)、拉長(zhǎng)鞘榕小蜂(雄蜂1.81±0.64 mm，雌蜂1.58±0.63 mm)和縮腹榕小蜂(雄蜂1.62±0.57 mm，雌蜂1.45±0.57 mm)，且不同非傳粉榕小蜂或功能類群間有著明顯層次差別(P<0.0001)。

圖6 5種雞嗉子榕小蜂及其雌雄兩性繁殖癭花的花梗長(zhǎng)度Fig.6 Pedicel length of galls contained female and male chalcidoid wasps in the male fig of Ficus semicordata

2.4 榕小蜂繁殖癭花的大小

在5種雞嗉子榕小蜂中，傳粉者窩榕小蜂擁有最大的癭花體積，為0.91±0.31 mm3，其次是偽鞘榕小蜂(0.84±0.28 mm3)，妃延腹榕小蜂和縮腹榕小蜂次之，二者的體積分別為0.74±0.24 mm3和0.74±0.28 mm3，而拉長(zhǎng)鞘榕小蜂癭花最小(0.72±0.26 mm3)(圖7)，但所有榕小蜂及其雌雄兩性，或者功能類群間的癭花體積間均沒有顯著的差異(P>0.05)。

圖7 5種雞嗉子榕小蜂及其雌雄兩性繁殖癭花的體積Fig.7 Volumes of galls contained the female and male chalcidoid wasps in the male fig of Ficus semicordata

3 結(jié)論與討論

在榕小蜂群落中，不同功能類群的榕小蜂通過產(chǎn)卵行為、產(chǎn)卵時(shí)序、生態(tài)位分化等利用不同的癭花資源，一方面可以降低物種對(duì)同一繁殖資源的激烈競(jìng)爭(zhēng)，另一方面又有益于降低雄蜂的死亡率，利于雌雄蜂交尾、性比調(diào)整以及傳粉榕小蜂挖掘出蜂口，維持榕蜂互惠共生體的長(zhǎng)期共存(Kerdelhué and Rasplus, 1996; 張光明等, 2003; Zavodnaetal., 2005; Wangetal., 2009; Yu and Compton, 2012; Yanetal., 2012; Segaretal., 2013; Gharaetal., 2014; Pengetal., 2014; 張媛等, 2016; Comptonetal., 2018)。在雞嗉子榕中，果內(nèi)癭花可分為4層，其中最外層的癭花，即位于果腔中心者，是長(zhǎng)花梗癭花，被傳粉者窩榕小蜂所占據(jù)，而非傳粉榕小蜂則位于中下層，且同種的雄蜂比雌蜂靠近果腔，這可能與傳粉榕小蜂壽命短、護(hù)雄策略、榕樹繁殖功能分化以及同種個(gè)體和同步產(chǎn)卵的非傳粉榕小蜂的干擾有關(guān)，且所有雄蜂均占據(jù)靠近果腔中心位置，這與Kerdelhué and Rasplus(1996)、Yanetal.(2012)和Yuetal.(2012)的研究結(jié)果相一致。但另一方面，本文發(fā)現(xiàn)偽鞘榕小蜂的花梗最長(zhǎng)，其次是妃延腹榕小蜂和拉長(zhǎng)鞘榕小蜂，而縮腹榕小蜂的花梗最短，這與張媛等(2016)的觀察結(jié)果略微不同，原因可能在于非傳粉榕小蜂的食性關(guān)系。根據(jù)雞嗉子榕小蜂產(chǎn)卵時(shí)序、共同出現(xiàn)率以及營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)(圖7)(Yanetal., 2012; 張媛等, 2016)，并參照不同榕小蜂類群的寄居與寄生關(guān)系(Kerdelhué and Rasplus, 1996; Kerdelhuéetal., 2000; Segaretal., 2013; Krishnanetal., 2015; Comptonetal., 2018)，妃延腹榕小蜂和拉長(zhǎng)鞘榕小蜂應(yīng)被視作寄居者，而偽鞘榕小蜂和縮腹榕小蜂應(yīng)為寄生者。作為寄居者，妃延腹榕小蜂依賴窩榕小蜂進(jìn)行繁殖，但受限于自身較短的產(chǎn)卵器和較少的種群數(shù)量，使得其能利用的內(nèi)層雌花資源有限，而更多的利用花梗較短的中間層雌花；而偽鞘榕小蜂是該群落中最主要的寄生蜂，寄生對(duì)象是窩榕小蜂，由于其擁有最長(zhǎng)的產(chǎn)卵器，使其能夠利用內(nèi)層雌花，但較長(zhǎng)的產(chǎn)卵器也會(huì)在產(chǎn)卵過程中產(chǎn)生大量的敗育癭花(P<0.0001)；縮腹榕小蜂和妃延腹榕小蜂共同出現(xiàn)率為93.75%，路徑分析發(fā)現(xiàn)縮腹榕小蜂寄生于妃延腹榕小蜂，但考慮到縮腹榕小蜂產(chǎn)卵器較短，以及間花期榕果的果徑、果壁厚度增加，推測(cè)其主要利用外層癭花資源。另外，榕果果徑的大小反映其繁殖資源的多寡(Al-Beidhetal.2012)，榕果越大，越可以為榕小蜂，特別是優(yōu)勢(shì)種，提供更多的繁殖機(jī)會(huì)，加之產(chǎn)卵持續(xù)期長(zhǎng)，使兩者之間呈現(xiàn)正向關(guān)系，而作為稀有種的妃延腹榕小蜂和縮腹榕小蜂，因產(chǎn)卵時(shí)間及其同步出現(xiàn)率低，容易使雙方呈現(xiàn)負(fù)向的、非顯著關(guān)系(Kerdelhué and Rasplus, 1996; Yu and Compton, 2012; Comptonetal., 2018)。

榕小蜂是一類單倍二倍體性決定的昆蟲，即只有受精的卵才能發(fā)育成雌蟲，而未受精的卵則發(fā)育成雄蟲。在局域配偶競(jìng)爭(zhēng)下(Local mate competition)，榕小蜂的性比偏雌，尤其是傳粉榕小蜂，保護(hù)雄蜂顯得至關(guān)重要，而將雄蜂置于臨近果腔中心位置即是一個(gè)很好的例證(Zavodnaetal., 2005; Yu and Compton, 2012)。所帶來益處之一是有利于降低被非傳粉榕小蜂寄居、寄生的風(fēng)險(xiǎn)，提供了一個(gè)有效的無敵空間(Enemy-free space)，便于更多的雄蜂存活、交尾和挖掘出蜂口(Dunnetal., 2008; Al-Beidhetal., 2012)；益處之二在于配偶識(shí)別，位于果腔中心的雌蜂有更高的概率與雄蜂交配，且交配次數(shù)也會(huì)更多，有利于卵的受精發(fā)育(Pengetal., 2014; Liuetal., 2019)。通常情況下，繁殖雌蜂會(huì)優(yōu)先產(chǎn)下雄卵，后產(chǎn)下雌卵(Rajaetal., 2008)，而在產(chǎn)卵剛開始階段，由于有更多的可利用資源，雌蜂將優(yōu)先選擇更好的資源，隨著可利用資源的減少，會(huì)迫使雌蜂利用內(nèi)層癭花，這也很好的解釋了各個(gè)榕小蜂繁殖資源分層的原因(Wangetal., 2009; Al-Beidhetal., 2012; Yanetal., 2012)。對(duì)于癭花大小，5種雞嗉子榕小蜂均產(chǎn)生了中性大小的癭花，且癭花體積上也沒有差別，這可能反映了寄生蜂所在的局域環(huán)境、產(chǎn)卵時(shí)序、食性及其毒腺內(nèi)的蛋白成分與功能，而與其分類地位和親緣關(guān)系無關(guān)(Kerdelhué and Rasplus, 1996; Dunnetal., 2008; Yu and Compton, 2012; Segaretal., 2013; Eliasetal., 2018)。下一步，應(yīng)用基質(zhì)輔助雷射脫附游離-飛行時(shí)間質(zhì)譜法(MALDI-TOF)解析5種雞嗉子榕小蜂的毒腺成分，將有助于闡明榕小蜂造癭與寄生間的深層次成因。