管氏腫腿蜂親代撫育和性別分配的適應性

管氏腫腿蜂親代撫育和性別分配的適應性管氏腫腿蜂(SclerodermusguaniXiaoetWu)是一種外寄生性昆蟲,在我國廣泛用于林木蛀干害蟲(天牛、吉丁蟲)的生物防治。國際上對腫腿蜂的研究主要集中于生物學特性、人工繁殖技術、替代寄主篩選和林間釋放防治技術等,但較少關注腫腿蜂合作撫育行為以及性別分配的進化機理等理論問題。腫腿蜂是寄生蜂中唯一表現(xiàn)準社會行為(雌蜂間互助撫育子代蜂)的類群,為闡釋腫腿蜂準社會行為的進化機理,本學位論文圍繞管氏腫腿蜂的聚集行為、管氏腫腿蜂母蜂合作利用寄主的適應性、親緣關系在合作撫育中的作用以及極端性比等問題開展實驗研究。獲得以下結果和結論。1.管氏腫腿蜂合作撫育行為的適應性(1)聚集行為。本研究提出并檢驗假說—管氏腫腿蜂母蜂具有聚集習性。對此,采用選擇性試驗設計,以新鮮寄主和有其他雌蜂存在的寄主為選擇對象,供母蜂選擇。結果表明,母蜂的寄主選擇與寄主體上其他雌蜂的數(shù)量無關,但均偏好選擇有其他雌蜂存在的寄主。研究結果說明,管氏腫腿蜂母蜂具有聚集習性。(2)母蜂合作利用寄主的適應意義。本研究提出并檢驗假說—管氏腫腿蜂母蜂之間聚集有助于合作利用大體型寄主。分別接1、2、4、6或8頭母蜂于1頭松墨天牛(Monochamusalternatus)幼蟲寄主體上,觀察產(chǎn)卵量、幼蟲發(fā)育歷期、存活、羽化出蜂量、子代雌蜂個體大小等適合度相關特征。研究結果表明:①產(chǎn)卵前期隨寄主體型大小增大而顯著延長,但隨母蜂數(shù)增加而顯著縮短；②寄主體型大小和母蜂數(shù)對卵、子代幼蟲和蛹歷期均沒有顯著影響,管氏腫腿蜂卵歷期平均7.27d,幼蟲期平均6.81d,蛹期平均14.38d;③寄主體型大小和母蜂數(shù)量均顯著影響寄主體上的卵量,卵量分別隨寄主體重的增加和母蜂數(shù)的增加而顯著增多;④母蜂平均產(chǎn)卵量隨寄主體重的增大而顯著增多,但隨母蜂數(shù)的增加而顯著減少;⑤寄主體型大小和母蜂數(shù)量顯著影響子代繁殖成功率,寄主體上母蜂數(shù)越多,繁殖成功率越大,但繁殖成功率隨寄主體重增大而顯著下降;⑥當寄主體型比較大時(>0.33g),8頭母蜂共同寄生撫育時母蜂平均繁殖成功率最大;⑦寄主體型大小和母蜂數(shù)對子代雌蜂體型大小均沒有顯著影響。研究結果說明,母蜂通過合作利用大體型寄主可提高每頭母蜂的適合度。本研究為支持"Allee效應"提供了無脊椎動物的新證據(jù)。(3)母蜂間親緣關系對合作撫育的影響。本研究根據(jù)經(jīng)典的親緣選擇理論提出并檢驗假說—母蜂間的親緣關系可能影響其共同撫育子代蜂的發(fā)育表現(xiàn)。實驗設同胞母蜂、非同胞母蜂合作撫育等兩處理,觀察子代蜂發(fā)育適合度表現(xiàn)。結果表明,盡管同胞母蜂合作撫育時子代羽化率略高于非同胞母蜂合作撫育時,但在子代卵存活率、裸蛹率、子代性比和子代雌蜂體型大小等重要特征上均無顯著差異。研究結果說明,母蜂間的親緣關系不會影響其對子代蜂的合作撫育。2.管氏腫腿蜂母子親緣關系及撫育持續(xù)期對子代適合度的影響為深入研究管氏腫腿蜂母蜂撫育對子代適合度的影響,本研究提出并檢驗假說一母子親緣關系及撫育持續(xù)時間可影響子代蜂發(fā)育適合度的相關特征。首先,比較了親生和非親生母蜂撫育下子代發(fā)育的適合度表現(xiàn)。結果表明,親生母蜂撫育下的卵存活率顯著高于非親生母蜂撫育下的卵存活率,分別為90.67%和85.39%;親生母蜂撫育下的子代羽化率(95.50%)也顯著高于非親生母蜂撫育下的(91.44%);但母子親緣關系對子代性比和子代雌蜂體型大小均沒有顯著影響。其次,根據(jù)管氏腫腿蜂子代發(fā)育階段,將母蜂撫育期劃分為:占居寄主到產(chǎn)卵結束(短期撫育)、占居寄主到幼蟲孵化(中期撫育)、占居寄主到化蛹(長期撫育)等3個撫育持續(xù)期,比較親生母蜂、非親生母蜂以及兩者共同撫育等三個處理在三個不同撫育期下的子代發(fā)育表現(xiàn)。結果表明,撫育期顯著影響卵存活率,親生母蜂、非親生母蜂或者兩者共同撫育下,卵存活率均隨撫育期延長而顯著增大;撫育期對子代化蛹率沒有顯著影響,但母蜂類型顯著影響子代化蛹率,非親生母蜂撫育的子代化蛹率最低;撫育期顯著影響子代裸蛹率,裸蛹率隨撫育期延長而顯著降低。撫育期對子代羽化率沒有顯著影響,但撫育母蜂類型顯著影響子代羽化率,親生母蜂與非親生母蜂共同撫育下的子代羽化率高于親生母蜂撫育下的,而且顯著高于非親生母蜂撫育下的子代羽化率。撫育期和母蜂類型對子代蜂性比和子代雌蜂體型大小均沒有顯著影響,但母蜂長期撫育下的子代雌蜂平均體重略大。研究結果說明,母子親緣關系以及撫育期長短均顯著影響子代蜂適合度相關的發(fā)育表現(xiàn)。3.管氏腫腿蜂性別分配的適應性為檢驗管氏腫腿蜂性比是否符合Hamilton的"局域配偶競爭"(LocalMateCompetition,LMC)理論的預測,對以下問題開展研究:(1)寄主體型大小和母蜂數(shù)如何影響子代性比(雄性占總個體數(shù)的比例)?(2)子代群大小和子代死亡率是否與子代性比有關?(3)子代死亡率和子代群大小如何影響子代全雌群比例?研究結果表明:(1)母蜂數(shù)和寄主體型大小互作顯著影響子代性比,當寄主體上母蜂數(shù)為1頭時,子代性比隨寄主體重增加呈明顯增大之勢;當母蜂數(shù)為2到4頭時,子代性比例隨寄主體重的增加而略上升;但當母蜂數(shù)為6或8頭時,子代性比隨寄主體重的增加而呈下降趨勢。子代蜂性比隨寄主體上母蜂數(shù)增加的上升趨勢與LMC理論預測不一致。(2)管氏腫腿蜂子代群大小顯著影響子代性比,各母蜂數(shù)水平下,子代性比隨子代群個體數(shù)量增加而緩慢下降;子代發(fā)育死亡率顯著影響子代性比,各母蜂數(shù)水平下,子代性比隨死亡率增大顯著上升;(3)子代群全部由雌性個體組成的全雌群比例為15.3%,該比例隨子代數(shù)量增加而顯著下降