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油茶野生传粉蜜蜂相关研究进展
热度 3 zhuchaodong 2017-5-7 11:34
油茶野生传粉蜜蜂相关研究进展 朱朝东、 黄敦元 注: 2017年5月7日,受邀参 加第五届中国林业学术大会,在森林昆虫部分介绍油茶野生传粉蜜蜂的工作。PPT和文字部分供参考。 https://www.researchgate.net/publication/316714900_Research_Progress_on_Wild_Bees_Pollinating_Camelia_Oil_Trees 野生蜜蜂是全球传粉生态系统中一个重要的类群,因其具有种类多、分布广、适应性强等特性,所以成为所在地传粉生态系统中的一个重要组成部分,是野生植物和农作物的重要传粉昆虫之一。根据野生蜜蜂筑巢习性可分为地下筑巢( ground-nesting )和地上筑巢( wood-nesting cavity nesting )两类,其中 70 % 是地下筑巢类型。野生蜜蜂 绝大多数 为独栖性,对栖息地环境要求比较高,包括适宜的筑巢地点、充足的蜜源植物和筑巢所需的材料等。因此,要维持一定生态环境下野生蜜蜂多样性和传粉生态服务功能,在野生蜜蜂类群分布区内保护和重新构建适宜的栖息地环境是很有必要的。 油茶( Camellia oleifera ), 又名茶子树、油茶树, 属山茶科( Theaceae )山茶属( Camellia ),与油橄榄、油棕、椰子并称为世界四大木本油料植物。我国是油茶资源大国,全国现有油茶面积 340 万公顷,主要分布在我国长江流域及其以南的 18 个省(区、市)。茶油是最好的食用油之一,集食用和医疗 保健于一身,长期以来被誉为“东方橄榄油”。 根据《 全国油茶产业发展规划( 2009-2020 年 ) 》发展规划,力争到 2020 年我国油茶种植总规模达到 467 万公顷 。届时将大幅提高茶油在现有食用油供给中的比例,缓解日益紧张的食用油供给矛盾,保障国家食用油安全。 目前,我国油茶种植和抚育管理基本还处于粗放状态,经济效益很低,资源优势远未转化为经济优势。油茶花期正值秋末冬初,传粉昆虫比较少(尤其是有效传粉蜜蜂),难以满足油茶授粉的需要。 1987 年中国林科院亚热带林业研究所赵尚武研究员应用家养蜜蜂(主要是中华蜜蜂)为油茶授粉,可以有效提高油茶座果率 1 倍以上,且油茶果实大、出油率高,就清楚地表明花粉资源限制是导致我国目前油茶产量低下的主要原因之一。 1989 年北京蜂疗科学研究所王孟林教授等研制出“油茶蜂乐”,初步解决了家养蜜蜂因采集油茶花蜜和花粉中毒而导致蜜蜂后代死亡的问题。但由于我国油茶栽培地多处于亚热带地区,冬季温度低,不利于家养蜜蜂活动,因而,油茶林区放养蜜蜂作为油茶的有效增产措施没有得到大面积推广。 据此,我们认为利用油茶林区的野生传粉蜜蜂来提高油茶的传粉效率,解除油茶花粉资源的限制,从而提高油茶的座果率和产量,是解决当前我国油茶产业发展中存在“瓶颈”的有效策略之一。 目前,我组在油茶传粉野生蜜蜂方面做了如下工作。 1. 油茶传粉昆虫资源调查 经过多年的努力,对我国南方地区油茶传粉昆虫种类进行详细调查,共采集油茶传粉昆虫 15000 多头,鉴定物种 80 余种,为后续研究提供本底资料。研究发现油茶传粉野生蜜蜂主要有:大分舌蜂( Colletes gigas )、油茶地蜂( Andrena camellia )、湖南地蜂( Andrena hunanensis )、浙江地蜂( Andrena chekiangensis )、纹地蜂( Andrena striata )等膜翅目昆虫 2. 油茶部分野生传粉蜜蜂的生物学研究 野生传粉蜜蜂生物学基础知识不仅是开展野生蜜蜂人工管理、驯化、工厂化繁殖和传粉实践技术的理论基础,还是制定保护策略和构建适宜栖息地环境的重要理论依据,其重要性不言而喻。目前,我们对油茶地蜂( Andrena camellia )和大分舌蜂( Colletes gigas )的生物学特性、营巢生物学、栖息地环境保护和构建等方面进行系统研究,为后续其他传粉野生蜜蜂的相关研究提供技术参考。 3. 油茶传粉野生蜜蜂的传粉效率比较 为比较分析油茶传粉野生蜜蜂的传粉效率,筛选出油茶优势传粉昆虫,油茶花期我们在江西、湖南等地野外观测油茶主要传粉蜜蜂的访花行为并以意大利蜜蜂为参照,比较大分舌蜂、油茶地蜂、湖南地蜂、浙江地蜂和纹地蜂等野生蜜蜂的传粉效率。主要涉及的参数有:访花频率、花粉移出率、柱头花粉沉降数目、单花停留时间、花间运动式样、体表携粉量等。研究结果发现:油茶传粉效率最佳的是大分舌蜂,其次是浙江地蜂、油茶地蜂、湖南地蜂和纹地蜂等,研究还发现这些野生蜜蜂的传粉效率均优于意大利蜜蜂。 4. 油茶传粉野生蜜蜂的丰度与油茶座果率之间的关系 为进一步明确油茶野生传粉蜜蜂对其座果率的影响,可以从水平格局和空间格局两个方面来进行研究。水平格局:以野生传粉蜜蜂为油茶的主要传粉者,利用的野生蜜蜂蜂巢位置、植物源(油茶)及野生蜂飞行范围数据,获取景观单元筑巢蜂量指数(即传粉者供应量),通过 InVEST 传粉模型来计算并确定油茶林区的这些野生传粉蜜蜂对油茶生产的具体价值。空间格局:同样以野生传粉蜜蜂为油茶的主要传粉者,通过设置不同高度( 0m 、 0.5m 、 1.0m 、 1.5m 、 2.0m 、 2.5m 、 3.0 m )的黄盘 收集油茶林区不同高度上野生传粉蜜蜂的种类和丰度;同时统计对应高度油茶的自然座果率大小(每个高度统计 30 个样方,计算出每个样枝的自然座果率并进行方差分析),最终将不同高度的自然座果率与不同高度黄盘收集的野生传粉蜜蜂的种类和数目进行相关性分析。研究结果表明:黄色诱集盘较其他颜色的诱集盘更能有效诱集油茶花期传粉昆虫;油茶访花野生蜜蜂在 1.5m-2.5m 区间活动更为活跃;不同高度黄盘诱集到传粉野生蜜蜂的数目与对应高度油茶的自然座果率有一定的正相关性。 基于上述初步研究工作,我们提出下列保护措施( http://blog.sciencenet.cn/blog-536560-1049105.html ): 为保护野生蜂巢穴,新造油茶林在整地之前,可以根据该蜂的巢穴特征,即巢口四周有细土覆盖,对整个林地进行踏查并对该蜂的巢区进行标记,采取措施避免人工活动对其栖息地环境的破坏。 油茶成林后,通过维持林下杂草适宜盖度的方式来保护蜂巢,避免过度人类活动干预,杜绝大面积除草剂和杀虫剂的使用。 对已经整地结束,严重破坏油茶新造林地野生蜜蜂栖息地环境的林区,建议根据油茶传粉野生蜜蜂的栖息地环境特性,人工营造适宜栖息地吸引油茶传粉的野生蜜蜂定居并建立固定的种群。 致谢:国家自然科学基金委和中国科学院长期资助;研究组成员,特别是丁亮同志在早期生物学研究中的重要贡献、牛泽清博士和袁峰在昆虫多样性方面的支持;何波等近期坚持野外工作。
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独栖蜜蜂巢穴与生物学研究
热度 3 zhuchaodong 2014-7-21 21:05
根据牛泽清博士的最新数据,中国蜜蜂总科已知1432种。其中,绝大多数蜜蜂为独栖种类。这些种类从形态上看,有些是短口器的,如分舌蜂科、隧蜂科、地蜂科、准蜂科的一些种类;有些是长口器的,如切叶蜂科、条蜂科、蜜蜂科等;少数为社会性种类,如蜜蜂、熊蜂、排蜂、小蜜蜂和无刺蜂等。部分营典型的社会性生活,少数尤其是隧蜂亚科中的部分类群生活方式复杂多变(介于独栖性和典型社会性之间) 。这些蜜蜂绝大多数取食花蜜、花粉,雌蜂筑巢,并采集花粉回巢制造蜂粮,以此养育后代。还有少部分蜜蜂为盗寄生性。蜜蜂筑巢行为和蜂巢结构也是多种多样的 。 Tadauchi et al. 研究了新疆的一种地蜂巢穴分布模式,推测其向社会性演化的趋势。研究其筑巢习性与巢穴结构对研究蜜蜂总科的系统学、行为学、生态学、本能及其演化等重大问题都将提供丰富的生态学本底资料和依据 。 独栖野生蜜蜂巢穴生物学方面研究工作较少。美国自然历史博物馆的Jeromy Rozen博士是这个方向的世界权威。现在他已经80多岁,仍然对蜜蜂巢穴生物学充满激情。下图中Jerry头上有个小伤疤,就是在北京寻找蜂巢时被闪石所伤。天津师范大学刘强老师长期在内蒙开展相关研究,积累了大量的基础数据。我研究组贺春玲博士目前专门研究木蜂的巢穴。 独栖性蜜蜂的筑巢行为通常发生在交配之后。多数蜜蜂羽化后即交配;筑巢时间一般和蜜蜂采访植物的盛花期关系紧密,多发生在盛花期的前期或中期,这一现象在单食性及寡食性的种类中表现尤为突出 。多数独栖性蜜蜂都是一年一代,一头雌蜂一年筑造一个巢穴或多个巢穴,有些时候也会发生利用同种或同域分布不同种类蜜蜂的旧巢的现象。广食性蜜蜂筑巢的时间也通常与当地花季吻合。根据一年中蜜蜂筑巢(活动)时间的不同,蜜蜂被分为早春种、夏季种及晚夏种 。早春种如红足地蜂( Andrena haemorrhoa Fab. )(地蜂科 Andrenidae )等,多出现在 3 - 5 月;晚夏种较少,如毛足蜂( Dasypoda plumipes Pz. )(准蜂科 Melittidae )等,多出现在 7 - 9 月;多数蜜蜂为夏季种,出现在 5 - 7 月。这一现象与一年之中各月份开花的显花植物多度相对应 。 蜜蜂自然巢穴的结构多种多样。在木结构中筑巢的种类一般巢室成串直线排列,单排或多排,巢室大小不一致;在土中筑巢的种类巢穴结构变化较大,巢口一般有土丘;巢穴直径和虫体大小相对应;通道倾斜度在不同种类之间差异较大;虫室大小基本一致,在通道旁排布状态不同,种类之间差异较大;通道为单支或多支,因种而异;通道深度因种而异 。美国亚利桑那州一种蜜蜂 Hesperapis larreae (蜜蜂科 Apidae )在干燥荒原上的沙壤中掘地洞筑巢 ,巢口土丘不显著且通常隐蔽在矮灌木下。这种蜜蜂也是独栖性的,一个巢穴只由一头雌蜂筑造和使用。巢穴通道直径在 3 -4mm ;绝大多数巢穴通道与地面倾斜角度呈 45° 左右,很多巢穴显示出可能有分支的迹象,但是分支往往被土壤填充,推测分支是最初通道的方向,雌虫在挖掘过程中由于土质等原因放弃而在现有通道的方向上筑造完成巢穴;巢穴深度在 21 -800px 之间;一个巢穴中通常有 2 -3 个虫室;椭圆形虫室短轴直径 5.0 -5.3mm ,长 6.5 -7.1 mm 。 2007 年开始,我研究组前辈吴燕如研究员鼓励下,开始油茶传粉者及其生物学研究工作。郝家胜师兄考虑到我刚回国,人手缺乏,就把他认为最有能力的学生,黄敦元和我联合培养。我们安排他在江西宜春蹲点,并安排我的得力助手丁亮定期去推动方案的实施。为了摸清油茶地蜂生物学,他们在野生油茶林蹲了两年多,挖了许多1-1.5米的坑。挖坑是非常简单的重复劳动。但是,他们一边挖,一边讨论方案,挖坑挖到极致,慢慢掌握了当地主要的传粉者、生物学和发生动态。这些工作部分已经整理并发表在昆虫学报。现在敦元已经在江西赣州安家、工作,并坚持相关研究工作。 在野生蜜蜂众多的研究方法中,制作人工巢穴野外放置,以此引诱野生蜜蜂在其内筑巢繁殖的技术方法,逐渐被越来越多农林业工作者所关注,用以大量饲养繁殖传粉蜜蜂等生产实践。同时,这种技术方法也开始被基础科学工作者所关注,为更快更简便的获取更多的蜜蜂本底资料提供了一个很好的途径。根据研究表明,诱捕人工巢穴的放置地点,一般选择放置于树林的边缘,或阳光充沛的开阔林地;诱捕巢穴悬挂高度一般选在距地1 -2m 的高度处。或可根据蜂的偏好放置,如枯枝、死树干或被其它动物利用过的木质结构等 。 目前我研究组主要用芦苇管作为人工巢穴材料,并在江西和云南开展一些实验。经验表明,旧的芦苇管容易被蜜蜂使用。 我们希望在不同的生态带,建立一个以人工巢穴法为主的传粉蜜蜂监测网络。在这个网络中,通过为野生蜜蜂提供栖息场所,提高当地土著蜂的密度。同时,我们也可以通过一定的取样方法,获取样本和数据。 人工巢穴法除了可以研究蜜蜂物种多样性外,还可以围绕蜜蜂开展物种之间的互作关系。在巢穴中,我们可能会采集到不同生活史阶段的蜜蜂、寄生蜂、蜾鸁、甲虫、蛾子、螨类、植物花粉等不同的昆虫功能群。如果用透明的材质,辅以慢速摄像机,我们甚至可以掌握巢穴中昆虫的生长过程。 图片: 图片均来自网络 视频链接: Solitary Bees and Wasps - Part 1 of 2 注:如无特殊说明,视频来源于Youtube.com,转存于v.qq.com。版权属于原上传者。
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蚁墙蛛蜂独特的护巢策略
热度 2 zhuchaodong 2014-6-29 20:48
Antwall Nest-Protection Strategy in Species of Spider Wasp Michael Staab, Michael Ohl,Chao-Dong Zhu Alexandra-Maria Klein Today, I got the email from Michael Staab, who has been in the field station again for his projects. Besides several other things, Michael mentioned that the paper on the nest-protection strategy was finally accepted to be on-line soon. We found and described a surprising and interesting nesting behavior that was previously unknown in the entire animal kingdom: the use of avestibular cell filled with dead ants in a new spider wasp (Hymenoptera: Pompilidae) species collected with trap nests in South-East China. We named the 'Bone-house Wasp' as Deuteragenia ossarium sp. nov., after graveyard bone-houses or ossuaries. We showed that D. ossarium nests are less vulnerable to natural enemies than nests of other sympatric trap-nesting wasps, suggesting an effective nest protection strategy, most likely by utilizing chemical cues emanating from the dead ants. The paper will be published on-line by PLoS ONE on July 2nd. There will be a press release in the University of Freiburg by Alex and her colleagues soon. Hopefully I will get some pictures to share later. Congratulations to team members in SP9, BEF-China, especially to Michael Staab! We will celebrate and have a beer with him when he comes back from the trip to Xinggangshan and transfers via IOZ, Beijing in a few days. Certainly, he's invited to give a talk on his projects and discuss with lab members the collaboration on species interaction later on. With this paper and wonderful contributions from authors, especially Michael, we can feel real curiosity behind the nice paper. I noticed the the 2004 version of scholar metrics was released on June 26th. So, with some curiosity, I had a look at the new version. In life and earth sciences, the PLoS ONE was scored quite high at the 7t h, right after Nucleic Acids Research. So, good to have some publication with this open access journal. Some tables were also attached on subjects evolutionary biology, insects and arthropods, ecology. Funding was granted by the German Research Foundation (FOR 891/2, KL 1849/6-1, www.dfg.de) to MS and AMK, and by the National Natural Science Foundation of China (J1210002,www.nsfc.gov.cn) to CDZ. Original publication: Staab, M., Ohl, M.,Zhu, C.D., Klein, A.M. 2014. A unique nest-protection strategy in a new species of spider wasp. PLOS ONE. doi:10.1371/journal.pone.0101592. The original publication is freely accessible online under the following link http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0101592 . Fig1. Trap-nests in Jiangxi, China Fig. 2. 'bone-house' of dead ants and other cells of pompilids 出版物 h5 指数 h5 中位数 1. Nature 355 495 2. Science 311 431 3. Cell 223 343 4. Proceedings of the National Academy of Sciences 217 280 5. Nature Genetics 188 270 6. Nucleic Acids Research 164 281 7. PLoS ONE 148 187 8. Neuron 135 178 9. Nature Reviews Molecular Cell Biology 131 267 10. Nature Reviews Genetics 129 244 11. Nature Biotechnology 129 197 12. Cell Stem Cell 121 192 13. Molecular Cell 121 172 14. Nature Cell Biology 115 173 15. Environmental Science Technology 115 151 16. Genes Development 114 162 17. Journal of Biological Chemistry 114 146 18. Nature Methods 113 187 19. Genome Research 109 160 20. The Journal of Cell Biology 108 151 Table 1. The 2004 version of scholar metrics - Life and Earth Sciences 出版物 h5 指数 h5 中位数 1. Trends in Ecology Evolution 86 142 2. Molecular Biology and Evolution 62 88 3. Systematic Biology 56 78 4. Evolution 55 78 5. BMC Evolutionary Biology 48 66 6. Molecular Phylogenetics and Evolution 48 64 7. Journal of Evolutionary Biology 43 62 8. Heredity 43 58 9. Genome Biology and Evolution 37 49 10. Evolutionary Applications 32 41 11. Biological Journal of the Linnean Society 30 36 12. Cladistics 28 47 13. Genetica 28 42 14. Conservation Genetics 28 34 15. Journal of Molecular Evolution 26 31 16. Evolutionary Ecology 24 35 17. Evolutionary Biology 21 30 18. Theoretical Population Biology 19 24 19. Systematic Botany 18 27 20. Mitochondrial DNA 18 21 Table 2. The 2004 version of scholar metrics - Evolutionary Biology 出版物 h5 指数 h5 中位数 1. Annual Reviews of Entomology 48 81 2. Insect Biochemistry and Molecular Biology 36 44 3. Biological Control 35 42 4. Journal of Economic Entomology 33 38 5. Journal of Insect Physiology 30 37 6. Journal of Invertebrate Pathology 29 50 7. Insect Molecular Biology 29 40 8. BioControl 27 36 9. Environmental Entomology 27 35 10. Journal of Medical Entomology 27 35 11. Apidologie 26 57 12. Systematic Entomology 24 31 13. Medical and Veterinary Entomology 24 29 14. Experimental and Applied Acarology 24 27 15. Ecological Entomology 23 28 16. Bulletin of Entomological Research 22 27 17. Journal of Applied Entomology 21 30 18. Entomologia Experimentalis et Applicata 21 29 19. Journal of Apicultural Research 20 28 20. Journal of Insect Science 20 28 Table 3. The 2004 version of scholar metrics - Insects and Arthropods 出版物 h5 指数 h5 中位数 1. Ecology Letters 83 124 2. Molecular Ecology 71 99 3. Ecology 68 91 4. Ecological Applications 56 74 5. Journal of Applied Ecology 56 70 6. Molecular Ecology Resources 55 88 7. Functional Ecology 51 68 8. Journal of Ecology 51 67 9. Journal of Animal Ecology 50 63 10. Journal of Biogeography 49 69 11. Global Ecology and Biogeography 47 69 12. Freshwater Biology 46 71 13. Oecologia 46 60 14. Annual Reviews of Ecology, Evolution, and Systematics 45 103 15. Diversity and Distributions 45 66 16. Oikos 44 54 17. Ecography 43 64 18. Biological Invasions 41 54 19. Landscape Ecology 38 53 20. Ecological Monographs 37 62 Table 4. The 2004 version of scholar metrics - Ecolog y
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