景观破碎化对物种的影响依赖于斑块属性,斑块属性体现了斑块的类型、面积、形状及其与周围斑块间关系.然而,在破碎化农业景观中这些斑块属性对关键物种的联合影响仍知之甚少.选取中国海南地区的典型农业破碎化景观,实测了 180 个斑块中三类关键物种,分别为害虫-橡胶材小蠹虫(Xyleborus affinis)、传粉昆虫-中华蜜蜂(Apis cerana)和天敌物种-玉米螟赤眼蜂(Trichogrammatid ostriniae Pang et Chen),刻画了各斑块属性,包括斑块类型、斑块面积、形状指数、距天然林距离、是否与橡胶接触、景观中天然林所占比例、是否有林下植物,并使用 3 种机器学习模型(神经网络、随机森林、支持向量机)拟合斑块属性与三类物种丰富度关系,解析斑块属性的相对重要性.结果表明,与支持向量机和神经网络相比,随机森林模型对三个物种的丰富度预测效果均最好,其R2在橡胶材小蠹虫、中华蜜蜂和赤眼蜂中分别达到 0.785、0.845 和 0.798;基于随机森林模型的结果表明,斑块类型对橡胶材小蠹虫和中华蜜蜂丰富度相对重要性高于其他斑块属性;斑块面积对赤眼蜂丰富度影响高于其他斑块属性,且与斑块类型存在交互作用;橡胶林中橡胶材小蠹虫与中华蜜蜂丰富度高于天然林和其他斑块类型,玉米螟赤眼蜂丰富度则在天然林与农田中最高.研究揭示了斑块属性对不同物种丰富度的相对影响,阐明了斑块类型在不同物种中的重要作用,并证实了机器学习是推导斑块属性对物种影响的有效方法.

物种-资源利用网络可以呈现不同物种在资源利用上的竞争、共享以及分化,可为从资源利用角度解释群落的物种多样性提供新的视角.昆虫群落一方面由群落内种间对资源的利用方式决定,也受寄主植物生态特征的影响.通过寄主生态特征解释物种-资源利用网络指标将深入揭示昆虫群落的组织模式和多样性决定机制.本研究采集榕属(Ficus)18种榕树的榕小蜂群落,构建每种榕树上的榕小蜂-榕果资源利用网络,分析网络指标间的关系.我们重点关注了群落物种数(物种多样性)和群落稳健度指标与其他网络指标间的关系,并比较不同寄主特征(传粉模式、生活型、繁育系统)对榕小蜂物种数以及榕小蜂-榕果资源利用网络指标的影响.结果显示,18种榕树上共收集到隶属于5科28属173种榕小蜂.榕小蜂群落物种数与网络的连接度呈负相关,与分化度呈显著的正相关;网络稳健度与物种数无显著相关关系,但与连接度、加权嵌套性、互作Shannon多样性、分布重叠度呈显著正相关关系,而与互作专化度、分化度呈显著负相关.与雌雄异株榕树相比,雌雄同株榕树的榕小蜂资源利用的互作专化度高,种间分布重叠度小,分化度高(资源利用分化高),所以雌雄同株榕树比雌雄异株榕树上榕小蜂物种数多.本研究支持资源利用的特异性和分化促进了榕小蜂物种多样性,支持竞争导致的资源利用分化在促进近缘种多样化过程中发挥重要作用.群落对资源丢失的稳健度与群落的物种数无关,但是与物种的资源共享程度(由连接度、分布重叠度表示)正相关.此外,繁育系统间榕小蜂物种数的差异可能与雌雄异株榕树繁殖功能的分化和专化以及对非传粉榕小蜂产卵的防御能力有关.

植物与传粉者相互作用是我们绿色星球最重要的生态过程之一,因为绝大多数被子植物依赖动物帮助传递花粉,而后受精结实;同时,植物产生的花蜜花粉等营养物质作为传粉者的报偿.据Ollerton (2017)估计,全球传粉动物约有35万种,种类最多的是昆虫,还包含鸟类一千余种、蝙蝠二百余种和不能飞行的哺乳动物百余种.其中,鳞翅目(蝶和蛾)昆虫占所有传粉者种类的40％,有14万余种;其次是鞘翅目(甲虫类),占22％,约有7.7万种;膜翅目(蜂类等)占20％,约有7万种.在一些低温的生境中,雀形目鸟类的传粉作用逐渐被人们所认识;在一些岛屿上,爬行动物蜥蜴是一类重要的传粉者.传粉者为野生植物和农作物提供的传粉服务有巨大的生态价值,仅在作物生态系统中每年就超过2千亿美元(IPBES,2016).2016年3月生物多样性和生态系统服务政府间科学-政策平台(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services,IPBES)提出了首个专题评估报告《传粉者、传粉与粮食生产》(田瑜等,2016),指出了传粉和传粉者在生态系统中的重要价值,强调全球传粉者面临的危机,体现在一些重要传粉者种类的多样性和种群呈下降趋势.

植物-传粉者相互作用面临人类活动的威胁.在青藏高原地区,放牧是一项主要的人类活动干扰,过度放牧导致高寒草甸植被严重退化.然而在该区域放牧如何影响植物-传粉者相互作用网络还不得而知.在青藏高原东部的高寒草甸选取了两个研究样点,每个样点包括一块禁牧样地(生长季禁牧)和放牧样地(全年放牧).在2016年至2018年每年的生长季(7月和8月)进行了连续3年观测,共构建16个传粉网络.结果发现,在研究区域的高寒草甸生态系统中,传粉者群落的物种组成以双翅目昆虫为主.放牧后双翅目、鳞翅目以及鞘翅目传粉者的种类数减少,但膜翅目传粉者的种类数未受到放牧的影响.放牧干扰显著降低了群落中植物、传粉者以及它们之间相互作用的多样性,但对传粉网络的嵌套性和特化程度(H2')没有显著影响,说明网络的稳定性和恢复力没有受到放牧的影响.探讨了放牧对传粉网络的影响,发现区域放牧强度过大,降低了传粉昆虫和传粉网络的多样性.未来需要进一步深入研究高寒草甸生态系统中放牧强度对传粉网络的影响模式,以期为合理的放牧制度模式提供理论依据.

全球气候变化对生态系统的影响是人类社会面临的紧迫而又严峻的挑战.气候变化带来的极端气候事件的增多,直接影响到生态系统生产力和服务功能.本文总结了气候变化对植物-传粉昆虫互作的研究进展,强调植物-传粉昆虫互作网络结构和其时空演变的解析,以及互作关系和功能性状重组研究的重要性.近年来在气温持续上升背景下对植物-传粉昆虫互作关系影响的研究也受到了更多关注,这些研究主要集中在两方面:一是植物和传粉昆虫分布区的变化,包括部分种群可能灭绝;二是物候的变化,即植物花期和传粉昆虫活动期的改变.植物与传粉昆虫任何一方在空间或时间上的改变,都会导致传粉关系的错配或丢失.此外,也可能导致植物-传粉昆虫双方的功能性状及其耦合的改变,从而影响其互作关系的稳定.建议在今后的研究中关注:(1)覆盖生物多样性的多个尺度的研究;(2)对植物—传粉者互作网络的长期监测;(3)重要指示物种繁殖适合度评价;(4)植物-传粉昆虫互作双方功能性状在时间和空间尺度上的变化,及其互作关系的重组;(5)关键植物和传粉昆虫类群的评估和保护.

蔬菜作物释放的虫害诱导植物挥发物(Herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)是蔬菜作物受害虫胁迫后产生的一类启动防御反应的化合物,可以作为蔬菜作物的对外重要信息交流媒介和防御措施实施前体.蔬菜作物通过释放HIPVs来增强自身防御反应、调节昆虫行为和向邻近作物发出"预警信号",从而直接或间接地抵御植食性昆虫危害.近年来,有关HIPVs的研究已成为昆虫行为学与化学生态学的关注热点.本文系统综述了虫害诱导蔬菜作物挥发物类别、释放特性、生态功能及应用等方面,以期梳理和阐释HIPVs在蔬菜-害虫二级营养结构以及蔬菜-害虫-害虫天敌三级营养结构的化学生态网络中的重要化学信号功能,并对未来该方向的研究进行展望.

[目的]植食性刺吸式口器昆虫的唾液蛋白参与调控植物抗虫防御反应,影响其对寄主植物的适应性.本研究旨在通过克隆褐飞虱Nilaparvata lugens重要唾液蛋白基因Nl15,调查其时空表达模式,明确其在褐飞虱致害性中的作用.[方法]基于褐飞虱IR56种群转录组数据,用RT-PCR克隆褐飞虱基因Nl15 cDNA序列,并进行生物信息学分析.利用qPCR检测其在褐飞虱TN1和IR56种群不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和雌成虫不同组织(头、胸、腹和足)中的表达模式.通过显微注射dsRNA对褐飞虱TN1和IR56种群的4龄若虫进行Nl15的RNAi,利用qPCR检测Nl15 RNAi后褐飞虱若虫中Nl15的相对表达量以及Nl15 RNAi后褐飞虱若虫取食3 d时水稻植株中防御相关基因(OsLecRK4,OsMPK1O,OsWRKY24,OsLox,OsNPR1和OsGns5)的相对表达量,并生物测定Nl15 RNAi后褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量.[结果]克隆了褐飞虱Nl15 cDNA序列(GenBank登录号:OK181113),其开放阅读框长1 008 bp;预测编码335个氨基酸,理论等电点为7.54,分子量为38.7 kD,含有23个氨基酸的信号肽序列和一个糖基化修饰位点,不存在跨膜结构域和其他已知的功能域;Nl15与灰飞虱Laodelphax striatellus同源蛋白氨基酸序列一致性为45％.发育表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱各个发育阶段均表达,在3-4龄若虫中的表达量最高;组织表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱雌成虫头部中的表达量最高,且在IR56种群头部中的表达量高于在TN1种群头部中的.RNAi实验结果表明,与注射dsGFP的对照组相比,注射dsNl15的处理组中Nl15的表达量显著降低了89.5％,褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量均显著降低,上述6个水稻防御相关基因的表达量显著上调.[结论]褐飞虱IR56种群中的Nl15参与褐飞虱与水稻的防御与反防御分子互作.本研究为进一步阐述褐飞虱克服抗虫基因的机制及揭示昆虫与植物互作的分子网络提供了思路.