《动物所在昆虫多样性监测和互作方面取得新进展》

  • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
  • 编译者: 陈方
  • 发布时间:2020-04-08
  • 生物多样性的丧失,会对生态系统结构和功能产生一系列影响。植物多样性下降能显著导致生态系统中消费者多度和丰富度下降,进而导致初级生产力、营养循环等生态功能发生变化。
    中国科学院动物所联合德国哥廷根大学、植物所在目前世界上最大树种多样性实验样地——中德“BEF-China”亚热带森林植物多样性实验基地开展了长期定位昆虫多样性监测和多学科交叉合作研究,以鳞翅目幼虫为研究对象,整合了多重植物生物多样性和植食性昆虫生物多样性,分析驱动生物多样性关系相互影响的内在机制和不同营养剂生物多样性丧失所产生的后果。同时按照植物树种多样性梯度,采集8471条鳞翅目幼虫,基于COI实现了幼虫物种界定,计算了大规模的植物-植食者相互作用分析中很少纳入的系统发育多样性指标。研究发现,植物物种多样性的丧失不仅能够显著地影响鳞翅目幼虫的多度、丰富度及有效物种数,更重要的是能够显著影响植食性昆虫群落整体系统发育多样性(PD和MPD)。研究结果表明系统发育关系在一定程度上决定了寄主植物群落的改变对植食者群落产生的影响。因此,在生产者和消费者两个营养级中纳入更广泛的多样性指标,可以帮助人们更全面地理解不同营养级的生物多样性变化而产生一系列生态学效应。这一研究结果于2019年8月14日被Journal of Ecology杂志接收。

相关报告
  • 《武汉植物园在城市化对传粉者多样性和传粉服务的影响研究中取得新进展》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-06-27
    • 城市化是人类世最突出的生态过程之一,对全球范围内的生物多样性有着广泛而深远的影响。生境丧失和破碎化,外来物种引入,热岛效应,光、噪音、空气、土壤污染等伴随城市化的各种事件都会改变原有物种的适合度和生活史,种群动态,物种间相互作用,群落结构以及生态系统服务功能。随着全球范围内城市化进程不断增加,研究人员、公众和政府对如何管理城市从而促进生物多样性保护、粮食生产和生态恢复以实现可持续的未来发展产生了浓厚兴趣和广泛关切。植物与动物间的传粉相互作用及其结果是生态系统的关键过程和重要服务功能,地球上近90%被子植物的繁衍以及人类食物的三分之一依赖动物传粉。目前,由于人类活动加剧引起的环境快速变化,世界不同国家和地区报导了不同程度的传粉者种群衰退甚至灭绝;而城市中不同类型绿地被认为可作为特定传粉者的避难所,同时城市农业的兴起和发展带来的社会和经济价值,使得城市传粉互作过程受到广泛关注。在这一背景下,全面客观评价城市提供的高度异质化生境对不同类型传粉者多样性的影响及其潜在原因,分析城市化对传粉服务功能的影响式样和结果,具有重要的科学价值和迫切的现实意义。   中国科学院武汉植物园植物繁殖生态学学科组近年来持续关注城市环境与动植物传粉互作,系统梳理了传粉者多样性的生态价值和综合功能(Plant Diversity, 44: 429-435, 2022),揭示了城市环境对传粉者多样性和传粉服务的影响可以发生在极小的尺度上(Urban Forest and Urban Greening, 65: 127378, 2021)。近期,学科组与德国哈勒·威登堡大学合作,系统收集了全球可用数据并深入分析了城市化与传粉者多样性及传粉服务的关系,并通过对城市环境特征以及传粉者特征分析,提出了一系列可能发挥作用的因子,重点探讨了以下三个科学问题。首先,城市化对传粉者多样性的影响。与自然生境相比,城市中传粉者多度不变,但物种数显著降低;城市内部差异显著,这种差异与城市环境异质性高度有关,中等干扰程度且食物和筑巢资源丰富的生境能支持较高的传粉者多样性。不同类群传粉者响应具有明显差异,鳞翅目昆虫受影响最严重,其次膜翅目和双翅目,而鸟类和鞘翅目未受影响。值得关注的是,城市化促进了外来的传粉者,减少了本地物种,外来物种可能通过竞争花资源、筑巢地点或传播寄生虫和病原体而加剧本地野生物种的保护风险。第二,城市化对具有不同功能性状传粉者的过滤作用。城市化显著减少了地下筑巢、独居性和早春活动的传粉者多样性,但食性多寡、体型大小和活跃时长等不是显著影响因素,未来需对物候、耐热性、飞行能力等影响适应城市环境的性状展开深入研究。第三,城市化对传粉服务的影响。虽然传粉者多样性降低,但是城市传粉者仍然为城市植物提供足够的传粉服务,尤其结籽率,泛化的蜜蜂属和熊蜂属昆虫对城市化耐受程度高,对促进城市植物繁殖成功有重要意义。另外,具对称性花的植物繁殖成功显著增加,而植物来源(外来或者本地)并不影响其在城市中的繁殖成功。   研究首次量化了城市化对传粉者多样性和传粉服务的影响,并探讨了可能的影响因素,提出了潜在的传粉者多样性保护策略。如花资源多样性可以显著提高传粉者的多样性,从而缓解城市化的消极影响。未来城市传粉保护应注重提高绿地的质量和连接性,满足不同生态需求的传粉者,从而增加其多样性。相关结果为城市生态系统中生物多样性保护和管理提供了科学依据,也为城市化在提高人类福祉的过程中如何更好呈现和发挥生态价值提供了思考方向。   研究成果以The effects of urbanization on pollinators and pollination: A meta-analysis为题,发表在生态学旗舰期刊Ecology Letters上。梁欢博士为论文第一作者,德国哈勒·威登堡大学Panagiotis Theodorou博士和杨春锋研究员为共同通讯作者,博士研究生何勇登参与了研究。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(XDB31010000)、国家自然科学基金项目(32100188,31970253,32270243)的资助。
  • 《昆明植物所在植物化学防御的生态功能和分子机理方面取得新进展》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2023-11-24
    •  中国科学院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护团队的动植物受威胁生态关系专题组在开展野外工作时,发现贯叶马兜铃(Aristolochia delavayi)这一金沙江干热河谷特有受威胁植物的特殊防御特征。研究团队观察到,受干扰的贯叶马兜铃叶片释放出一种类似于臭虫防御物质的气味,吸引了大量盗食寄生的叶蝇(Milichiella arcuata)。盗食寄生蝇是一类以偷窃其他慢食性节肢动物的猎物为生的蝇类。这项研究中,叶蝇将臭虫受到威胁时释放的防御性气味作为取食信号。鉴于金沙江干热河谷草本植物可能面临来自大型草食动物的较大取食压力,而臭虫具备较好的防御能力,研究团队推测贯叶马兜铃可能通过模拟臭虫的防御性气味来实现自我保护。为验证这一假设,研究团队与云南大学、东北林业大学和英国杜伦大学合作开展了一系列野外实验、化学分析、行为实验和电生理实验。研究结果表明,贯叶马兜铃叶片释放的气味在化学组成和生态功能上与臭虫普遍产生的防御性挥发物相似。此外,这些(E)-2-烯醛类化合物能够激活多种草食动物的TRPA1受体,从而有效地抵御草食动物的取食行为。   近日,该研究成果以Aristolochia mimics stink bugs to repel vertebrate herbivores via TRPA1 activation为题,在New Phytologist在线发表。该研究为植物通过拟态昆虫信号防御草食动物的动植物多重互作生态过程提供了新的研究视角,扩展了植物气味拟态研究领域的内涵和外延。云南大学与中国科学院昆明植物研究所联合培养的博士研究生于玉龙、昆明植物所葛佳博士、东北林业大学博士研究生董文琪为论文的共同第一作者,昆明植物所陈高研究员和云南大学耿宇鹏教授为论文共同通讯作者,东北林业大学杨仕隆教授和英国杜伦大学Chomicki Guillaume教授也参与了该研究。研究得到了国家自然科学基金NSFC-云南省联合基金重点项目(U1602264)、云南省科技厅科技计划基础研究专项-重点项目(202301AS070001)和云南省“兴滇英才支持计划”(YNWR- QNBJ-2018-017)的支持。