对松树锯蝇的研究揭示了合作进化过程

锯蝇与黄蜂、蜜蜂和蚂蚁属于同一昆虫种类。与后者不同的是,锯蝇很少在人类面前引人注目,尽管一些物种的幼仔(幼虫)(几乎所有的幼仔都以植物为食)有时会通过破坏它们而引起人们的注意。与大多数昆虫类群中发现的模式相反,大量锯蝇出现在气候较冷的地区,而不是热带地区。另一方面,在撒哈拉以南的非洲(非洲热带动物区系)发现许多锯鳐属于世界上其他地方没有的种类。在欧洲,人们对锯蝇幼虫习性的了解要比世界上大多数其他地方多得多。自18世纪以来,这方面的知识就已经建立起来了,业余昆虫学家做出了非常重要的贡献。相比之下,我们对非洲热带地区锯蝇的早期阶段知之甚少。

这是一种成年的锯蝇虫,图片:Dr. Georg Goergen

非洲热带锯鳐的一个独特的和相对丰富的物种群是Xenapates属,已知有47种。1896年德国业余科学家弗里德里希·威廉·科诺(Friedrich Wilhelm Konow)首次描述了两种最常见、分布最广的Xenapates (X. braunsi和X. gaullei),但直到现在,关于它们的早期阶段、季节发生(物候学),甚至是它们赖以为生的植物,人们都一无所知。Georg Goergen博士(贝宁科托努国际热带农业研究所)发现了X. braunsi和X. gaullei的早期阶段,并与Frank Koch博士(德国柏林fuer Naturkunde博物馆)和Andrew Liston(德国Muencheberg Senckenberg德国昆虫研究所)合作研究了它们的形态学(物理外观)和习性。

这些结果包括了由幼虫喂养的植物种类的信息,X. braunsi使用了一些草种作为寄主,其中一些在非洲农业中很重要。其中之一显然不是最常吃玉米。迄今为止X. braunsi是已知唯一以这种重要作物为食的锯蝇。X. gaullei幼虫吃的是一种与草有关的植物,被称为“白花”。有一天,北美和欧洲的花卉是入侵性杂草,X. gaullei有必要进一步研究,作为对抗这些杂草的可能代理人。松树锯鳐让森林主人感到害怕,但它们有助于研究人员了解合作的演变。在Jyvaskyla大学进行的一项研究表明,生态环境影响了松锯蝇群体中合作者和吃白食者的频率。松树锯蝇幼虫群居生活,对捕食者有共同的防御。当受到威胁时,幼虫会采取防御的姿势,并回流一种能击退捕食者的液体。

这是幼虫,图片:Dr. Georg Goergen.

研究表明,幼虫为这种防御付出了代价,重复参与共同防御会增加幼虫的死亡率,并削弱它们在与天敌和寄生虫进一步接触时的防御能力这项研究揭示了进化生物学中的一个关键问题,即为什么以及何时有机体与其他物种成员合作,以及何时它们欺骗了它们。饮食质量和防御频率都会影响松锯蝇幼虫的防御成本。因此,这些条件及其相互作用也决定了幼虫参与共同防御的频率。当以某种质量的食物喂养的幼虫反复受到保护时,它们的生长速度变慢,抵御病原体的能力减弱。与在其他条件下饲养的幼虫相比,它们参与共同防御的程度也更低。研究还发现,在共同防御方面贡献较少的雄性比那些经常防御的雄性增长得更快。因此,幼虫受益于不防御。雄性幼虫比雌性幼虫从这种吃白食中获益更多。

二棱松锯蝇幼虫进行组防御,图片:Carita Lindstedt

这些结果表明,不同种类的动物在栖息地的相互作用维持了欺骗和合作的频率,这些猎物为了防御而进行合作。松木锯蝇有利于研究合作进化。在芬兰,它们今年也对松树林造成了广泛的破坏。当我们了解松锯蝇的生态和社会生活时,就能更好地预测它们表现好坏的条件,以及哪些条件会导致这些害虫种群迅速扩大,还了解了生物适应迅速变化的环境条件的速度。研究人员通过测量在不同条件下饲养的普通松锯蝇(Diprion pini)幼虫的防御行为来检测这一课题。在不同的饲养环境下,人工捕食压力和饲粮质量均受到控制。这项研究发表在《英国皇家学会学报B》上。


博科园-科学科普|参考期刊文献 :《皇家学会学报B》|研究/来自:Pensoft Publishers,于韦斯屈莱大学,DOI: 10.3897/dez.62.8922,DOI: 10.1098/rspb.2018.0466

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