昆虫与植物协同进化课件

首例传粉小蜂真实共存的实例报道于1985年。 据统计, 在非洲同一种榕属植物内两种或多种 传粉小蜂共存的比例占榕属植物的17%, 澳洲 有13%(Rasplus, 1996); 同时也不乏多种榕属植 物共享同一传粉小蜂
的实例，如非洲15%的
榕属植物存在共享传粉
小蜂的现象(Rasplus,
1996)。
然而自然界中极少存在一对一协同进化的 物种关系, 只有寡食性甚至单食性的种类才 有可能通过共生、寄生、共栖、竞争等形 式与其寄主产生成对的协同进化, 所以各国 学者对协同进化的研究普遍倾向于扩散的 协同进化(diffuse coevolution).
1983年Gilbert等把扩散的协同进化定义为某 一或多个物种的特征受到多个其它物种特 征的影响而产生的相互进化现象。
榕树及其传粉者为协同进化的研究提供了 丰富的试验材料。
Wiebes(1979)通过对榕树及其传粉者的研究 指出, 全世界的榕树约有750种左右,每一种 榕树都专一性地由一种小蜂传粉, 而且每一 种小蜂通常只在其唯一的宿主榕树内生长 繁殖。
两者的互惠共生是协
同进化系统中最为特
化的一类。
榕树–传粉小蜂的非一对一关系
所以，没有丝兰，丝兰蛾便不能生存；同样，没 有丝兰蛾，丝兰也不能繁殖。
金合欢属植物的叶端部瘤突的甜蜜分泌物可以引 诱小群体的蚂蚁在其大而中空的刺中做巢， 蚂蚁 也为了获得甜蜜的分泌物而赶跑食植昆虫， 给植 物提供了保护。 如果从植物上 将蚂蚁移走， 这些植物便会 遭受食植昆虫 的损害。
金合欢属
在热带雨林中, 有很多兰花完全依赖某一类蜜蜂传 粉。其实兰花不分泌花蜜, 但可以从花瓣的分泌细 胞中释放香气, 雄性蜜蜂喜欢停落在分泌区“ 沐 浴”香气, 并带回自己的巢室中储存起来甚至让其 发生化学反应, 从而促使自己的触角腺分泌能吸引 雌性的激素。颇为有趣的是, 这些兰花对传粉动物 的要求极其细致，
植物对昆虫的化学防御
组成型防御
他们认为, 种子植物通过偶然的遗传突变与基 因重组, 产生一系列的次生物质, 使植物不为 昆虫所嗜食, 因此进入新的适应域; 相应地, 昆虫种群通过基因突变或基因重组, 产生新 的适应性而进入新的适应域, 并开始种系分 化;成对的交互作用的结果造成昆虫食性的 专一化、形成动植物生态关系多样性。
协同进化理论强调植物次生物质在植食性 昆虫与植物相互关系中的重要性
这种现象是长期演化中形成的授粉适应性。
有的植物叶片上密生绒毛，在密生毛茸的茎叶上 取食的蚜虫, 其下唇较长, 使口针能接触叶面, 便于 刺入植物组织的筛管中吸食;
为了防御蚜虫，有的植物进化出防御策略，例如 有的植物在茎叶表面分泌出大量粘液，使蚜虫无 法行走。
在昆虫与植物协同进化过程中，它们之间 产生了一种微妙而又复杂的关系———道高 一尺，魔高一丈。
一种榕, 而后者导致两种榕
共享传粉小蜂的现象。
原因之二——亲缘关系
通过榕及其传粉小蜂的亲缘关系比较发现, 当宿主 亲缘关系较近时, 对应的传粉小蜂也具有较近的亲 缘关系(Wiebes, 1963, 1979; Ramiraz, 1974)。
为同一种榕树传粉的几种小蜂是否具有较近的亲 缘关系？
原因之一——宿主转移
宿主转移是指一种榕属植物的传粉小蜂在另一榕 属植物上定居, 与原来小蜂种群之间逐渐隔离、分 化, 形成新的物种, 这样在后一榕属植物内即有两 种亲缘关系较远的传粉小蜂
共存。小蜂的转移事件还
可能伴随原有宿主的暂时消
失, 或定居小蜂对原有传粉 小蜂的排挤, 前者仍导 致多个传粉小蜂共存于同
而是给自己做广告。
膜翅目昆虫的伪交配现象
兰花有60 %是由蜜蜂授粉的，最特殊的是, 约有1/3 的兰花种类并不产蜜, 而是产生一 种类似针尾蜂属的雌性信息素挥发性成分, 以吸引雄蜂, 花的形状很像雌蜂, 并有毛茸, 漫游的雄蜂便停在花上产生交配的动作， 这种行为称为伪交配。
这时花粉块附着于蜂体, 蜂带着花粉块飞到 另一花时, 便与此花的柱头相遇而传授花粉。
橙粉蝶
十字花科油菜
定义
1980年Janzen给协同进化下了一个严格的定 义：一个物种的个体行为受另一个物种的 个体行为影响而产生的两个物种在进化过 程中发生的变化。
Байду номын сангаас
它包括三个特性：
特殊性： 一个物种各方面特征的进化是由 另一个物种引起的。
相互性：两个物种的特征都是进化的。
同时性：两个物种的特征必须同时进化。
昆虫与植物协同进化
“无论向哪里看去，我们发现的都是演化” ——普里高京。
比利时物理学家，他把热力学第二定律扩展到研 究非平衡态热力学现象，用于处理远离平衡态的 非线性不可逆过程，提出了著名的"耗散结构"理论， 这是热力学理论发展史上的一个重要里程碑，因 而荣获1977年诺贝尔化学奖。
1964年 Ehrlich 和Raven 根据对粉蝶与其寄主 十字花科植物关系的研究, 首次提出协同进 化(coevolution)理论 。
体型过大或过小的 蜜蜂种类都不适合 兰花的形状, 因而不 能触及其生殖器官。
兰花
更耐人寻味的是, 不同种类的兰花能分泌不 同类型的香气, 而不同种类的蜜蜂则选择不 同的芳香型。 因此, 生活在同一区域的兰花 便能各自吸引与其相对应的蜜蜂来为自己 传粉。
通俗地说, 花的美丽和芬
芳不是为了妆扮大自然,
一种传粉小蜂能够为几种榕树传粉，这些榕树是 否具有较近的亲缘关系？
专门给百合科植物丝兰授粉的昆虫丝兰蛾， 就和丝兰之间有着一种特殊而又有趣的互利 关系。
丝兰
丝兰蛾是一种夜行性昆虫，丝兰开放后，丝兰蛾 先在一朵丝兰花上收集花粉，再把花粉卷成一个 球，藏在颚下。然后飞到另一朵花的雌蕊上，将 细细的管状产卵器插入雌蕊的子房产几粒卵，然 后再给丝兰授粉。丝兰蛾用嘴把花粉推入柱头的 开口， 让花粉接触子房使其受精。幼虫在子房内 孵化时，丝兰种子也成熟了， 幼虫便以种子为食， 但只吃掉种子的一部分。 幼虫长大后，从种子壳 中钻出，钻入地下作茧越冬。那些没被吃完的丝 兰种子也掉到地上， 不久就会长出一株新丝兰。