鄧志鴻螞蟻與植物

1、1 螞蟻與植物 鄧志鴻 指導(dǎo)老師:劉雨芳教授螞蟻與植物螞蟻與植物- 互利共生與協(xié)同進(jìn)化互利共生與協(xié)同進(jìn)化2 螞蟻與植物02協(xié)同進(jìn)化的研究對象協(xié)同進(jìn)化的研究對象03蟻群結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性蟻群結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性討論與結(jié)果討論與結(jié)果04協(xié)同進(jìn)化的意義協(xié)同進(jìn)化的意義及存在的問題及存在的問題0501協(xié)同進(jìn)化的概念協(xié)同進(jìn)化的概念動植物協(xié)同進(jìn)化的形式動植物協(xié)同進(jìn)化的形式3 螞蟻與植物 協(xié)同進(jìn)化一般是指兩個相互作用的物種在進(jìn)化過協(xié)同進(jìn)化一般是指兩個相互作用的物種在進(jìn)化過程中發(fā)展的相互適應(yīng)的共同進(jìn)化。從廣義的概念來理解，程中發(fā)展的相互適應(yīng)的共同進(jìn)化。從廣義的概念來理解，協(xié)同進(jìn)化又可以指生物與生物、生物與環(huán)境之間在長期協(xié)同進(jìn)

2、化又可以指生物與生物、生物與環(huán)境之間在長期的相互適應(yīng)過程中的共同進(jìn)化或演化。的相互適應(yīng)過程中的共同進(jìn)化或演化。 一、協(xié)同進(jìn)化的概念一、協(xié)同進(jìn)化的概念4 螞蟻與植物發(fā)散協(xié)同進(jìn)化發(fā)散協(xié)同進(jìn)化一對多、 多對一或多對多個物種間的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系稱為發(fā)散協(xié)同進(jìn)化狹義協(xié)同進(jìn)化一 一對應(yīng)的關(guān)系稱為狹義協(xié)同進(jìn)化或稱專一性協(xié)同進(jìn)化, 也稱成對協(xié)同進(jìn)化 協(xié)同進(jìn)化5 螞蟻與植物 1 1、（、（1 1）植物對大型動物的取食一般采忍耐和抵抗）植物對大型動物的取食一般采忍耐和抵抗兩種對策兩種對策 （2 2）植物對昆蟲等會產(chǎn)生耐蟲性和抗蟲性）植物對昆蟲等會產(chǎn)生耐蟲性和抗蟲性 （3 3）動物也會改變自身一種習(xí)性去適應(yīng)）動物也會改

3、變自身一種習(xí)性去適應(yīng) 2 2、（、（1 1）蟲癭）蟲癭 （2 2）補償作用）補償作用 （3 3） 協(xié)同進(jìn)化的例子協(xié)同進(jìn)化的例子 二、動植物協(xié)同進(jìn)化的形式二、動植物協(xié)同進(jìn)化的形式6 螞蟻與植物 蟲蟲癭癭 7 螞蟻與植物 蟲蟲癭癭 8 螞蟻與植物 補償作用是指植物表現(xiàn)出的耐蟲性程度，包括超補償、補償作用是指植物表現(xiàn)出的耐蟲性程度，包括超補償、等量補償、不足補償?shù)攘垦a償、不足補償 。 （2）補償作用）補償作用植物對蟲害的耐受性與補償能力的關(guān)系植物對蟲害的耐受性與補償能力的關(guān)系 不同的植物不同的植物ABC時間時間9 螞蟻與植物 一、一、蟻運植物(myrmecochore)即指種子靠螞蟻攜帶散布的植物.

4、在長期的協(xié)同進(jìn)化中,螞蟻與蟻運植物形成了互惠共生關(guān)系.由于蟻運植物種子上附生有螞蟻喜食的油質(zhì)體,螞蟻取食油質(zhì)體后,將種子丟棄在蟻巢附近,從而使植物得以擴散.蟻運植物廣布全世界,但主要分布在澳大利亞和南非.螞蟻主要搬運草本植物和部分灌木植物的種子.對螞蟻與蟻運植物互惠共生關(guān)系的研究表明:螞蟻的搬運有利于保護(hù)和傳播植物種子;蟻巢有利于種子萌發(fā)、出苗和建群;螞蟻的搬運是影響某些溫帶森林群落結(jié)構(gòu)的重要因素之一;螞蟻與蟻運植物互惠共生對自然群落的恢復(fù)有重要作。（3） 協(xié)同進(jìn)化的例子協(xié)同進(jìn)化的例子10 螞蟻與植物 二、二、榕傳粉榕小蜂間的專一性與協(xié)同進(jìn)化的關(guān)系圖為例，討論一下在生物協(xié)同作用的影響下生物進(jìn)化

5、的過程。 榕樹：榕屬是被子植物中最大的屬之一, 已鑒：定出約750個物種, 包括喬木、灌木、附生藤本及絞殺植物等多種生活型。榕屬豐富的種類和生活型為熱帶、亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)為其他生物提供了棲息地和食物, 特別是在熱帶雨林中, 榕屬植物是其中的關(guān)鍵類群。榕屬植物與其傳粉小蜂是目前所知專一性最強的共生體系之一, 為共生作用中的協(xié)同進(jìn)化問題的研究提供了理想材料。經(jīng)人們研究發(fā)現(xiàn)了兩種進(jìn)化規(guī)律規(guī)律：協(xié)同成種和宿主轉(zhuǎn)移11 螞蟻與植物協(xié)同成種和宿主轉(zhuǎn)移對榕協(xié)同成種和宿主轉(zhuǎn)移對榕傳粉小蜂種間專一性的影響傳粉小蜂種間專一性的影響12 螞蟻與植物 目前人們對動植物之間協(xié)同進(jìn)化的研究，從目前人們對動植物之間協(xié)同進(jìn)化的

6、研究，從研究對象上看主要集中在下列四個系統(tǒng)研究對象上看主要集中在下列四個系統(tǒng): : 1) 1)昆蟲傳粉系統(tǒng)昆蟲傳粉系統(tǒng) 2)2)昆蟲誘導(dǎo)植物反應(yīng)系統(tǒng)昆蟲誘導(dǎo)植物反應(yīng)系統(tǒng) 3)3)種子散布系統(tǒng)種子散布系統(tǒng) 4)4)大型草食動物采食與植物反應(yīng)系統(tǒng)大型草食動物采食與植物反應(yīng)系統(tǒng) 三、協(xié)同進(jìn)化的研究對象三、協(xié)同進(jìn)化的研究對象13 螞蟻與植物 螞蟻植物互利共生系統(tǒng)遭受著一個內(nèi)在的問題，螞蟻植物互利共生系統(tǒng)遭受著一個內(nèi)在的問題，那就是寄主植物的潛在壽命普遍的比螞蟻的壽命長的多。那就是寄主植物的潛在壽命普遍的比螞蟻的壽命長的多。至少一些種類的螞蟻是這樣的，然而，為了解決這個問至少一些種類的螞蟻是這樣的，然而

7、，為了解決這個問題，他們經(jīng)歷了一夫多妻制的進(jìn)化，那就是一只工蟻擁題，他們經(jīng)歷了一夫多妻制的進(jìn)化，那就是一只工蟻擁有幾只雌蟻；實際上，群居的阿拉伯樹膠螞蟻有幾只雌蟻；實際上，群居的阿拉伯樹膠螞蟻Pseudomyrmex veneficusPseudomyrmex veneficus 可能由幾十萬雌蟻和幾百萬工可能由幾十萬雌蟻和幾百萬工蟻組成，與此，群居蟻的壽命比單個雌蟻的壽命長。蟻組成，與此，群居蟻的壽命比單個雌蟻的壽命長。 四、蟻群結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性四、蟻群結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性討論與結(jié)果討論與結(jié)果14 螞蟻與植物 然而，親緣選擇更喜歡單獨交配的群居蟻，在然而，親緣選擇更喜歡單獨交配的群居蟻，在巢中他們具有高

8、度的關(guān)聯(lián)。當(dāng)我們用衛(wèi)星跟蹤器去研究巢中他們具有高度的關(guān)聯(lián)。當(dāng)我們用衛(wèi)星跟蹤器去研究一夫多妻制的阿拉伯樹膠螞蟻的遺傳結(jié)構(gòu)時，發(fā)現(xiàn)每個一夫多妻制的阿拉伯樹膠螞蟻的遺傳結(jié)構(gòu)時，發(fā)現(xiàn)每個核中至多有三個基因片段，在所有群居成員中，高度的核中至多有三個基因片段，在所有群居成員中，高度的親緣性表明群居蟻可能被一個單獨的配偶發(fā)現(xiàn)。一夫多親緣性表明群居蟻可能被一個單獨的配偶發(fā)現(xiàn)。一夫多妻制的群居發(fā)展成通過紅外雄性與后代雌性交配，這表妻制的群居發(fā)展成通過紅外雄性與后代雌性交配，這表明直接的后代來自同一母體。這種策略是的群居者通過明直接的后代來自同一母體。這種策略是的群居者通過萌芽生長，并且占領(lǐng)單個的寄主植物的時間

9、比單個螞蟻萌芽生長，并且占領(lǐng)單個的寄主植物的時間比單個螞蟻的生活。同時，保持群內(nèi)的高度親緣性。的生活。同時，保持群內(nèi)的高度親緣性。 15 螞蟻與植物討論與結(jié)果討論與結(jié)果 表型可塑性是生物有機體表現(xiàn)不同的性狀以應(yīng)表型可塑性是生物有機體表現(xiàn)不同的性狀以應(yīng)對環(huán)境變化的能力。許多生物互利共生論都是基于同種對環(huán)境變化的能力。許多生物互利共生論都是基于同種個體長時間的相互聯(lián)系。結(jié)果可能是由于經(jīng)常性的與表個體長時間的相互聯(lián)系。結(jié)果可能是由于經(jīng)常性的與表型可塑性的同伴可以加固這種互利共生。在最近的研究型可塑性的同伴可以加固這種互利共生。在最近的研究中，中，Martin HeilMartin Heil報道了幾個

10、特點，很多螞蟻表現(xiàn)出表型報道了幾個特點，很多螞蟻表現(xiàn)出表型可塑性，這個促成了螞蟻植物共同抵御其他昆蟲入侵的可塑性，這個促成了螞蟻植物共同抵御其他昆蟲入侵的穩(wěn)定性和眼睛的進(jìn)化。在某些情況中，潛在的化學(xué)信號穩(wěn)定性和眼睛的進(jìn)化。在某些情況中，潛在的化學(xué)信號可以成功的被鑒定。例如，我們發(fā)現(xiàn)中美洲阿拉伯樹膠可以成功的被鑒定。例如，我們發(fā)現(xiàn)中美洲阿拉伯樹膠喜蟻植物產(chǎn)生食物獎賞是對寄生蟻的化學(xué)適應(yīng)，同時也喜蟻植物產(chǎn)生食物獎賞是對寄生蟻的化學(xué)適應(yīng)，同時也是對入侵者的化學(xué)保護(hù)。是對入侵者的化學(xué)保護(hù)。16 螞蟻與植物 調(diào)查發(fā)現(xiàn)共生蟻對以調(diào)查發(fā)現(xiàn)共生蟻對以EFNEFN和和FBFB為食具有專一性。為食具有專一性。然而

11、，共生蟻重要的生理適應(yīng)性使得消化系統(tǒng)的消失。然而，共生蟻重要的生理適應(yīng)性使得消化系統(tǒng)的消失。使這些蟻種更加依靠宿主植物和化學(xué)專一性的獎賞食物。使這些蟻種更加依靠宿主植物和化學(xué)專一性的獎賞食物?？傊覀兊难芯空f明了兩種促進(jìn)螞蟻和植物共生抵御入總之我們的研究說明了兩種促進(jìn)螞蟻和植物共生抵御入侵者的穩(wěn)定性的進(jìn)化，一、為生理適應(yīng)性的共生蟻提供侵者的穩(wěn)定性的進(jìn)化，一、為生理適應(yīng)性的共生蟻提供化學(xué)專一性的獎賞，二、表型可塑性中的相互適應(yīng)?；瘜W(xué)專一性的獎賞，二、表型可塑性中的相互適應(yīng)。17 螞蟻與植物 意義：（意義：（1 1）增強群落的結(jié)構(gòu)性，有利于物種多樣化的）增強群落的結(jié)構(gòu)性，有利于物種多樣化的進(jìn)程：有

12、研究表明，生物的進(jìn)化大多數(shù)來自于協(xié)同，而進(jìn)程：有研究表明，生物的進(jìn)化大多數(shù)來自于協(xié)同，而競爭并不是主要的。競爭并不是主要的。（2 2）增加群落的物種多樣協(xié)同進(jìn)化是生物進(jìn)化過程中更）增加群落的物種多樣協(xié)同進(jìn)化是生物進(jìn)化過程中更為普遍的行為。為普遍的行為。（3 3）長期的協(xié)同進(jìn)化可以維持著植物動物共同的專一性。）長期的協(xié)同進(jìn)化可以維持著植物動物共同的專一性。（4 4）有利于維持動植物在長期的發(fā)展過程中的進(jìn)化。）有利于維持動植物在長期的發(fā)展過程中的進(jìn)化。 五、協(xié)同進(jìn)化的意義及存在的問題五、協(xié)同進(jìn)化的意義及存在的問題18 螞蟻與植物動植物協(xié)同進(jìn)化的展望存在的問題：動植物協(xié)同進(jìn)化的展望存在的問題： （1 1）以往對動植物之間適應(yīng)化的研究，主要集中）以往對動植物之間適應(yīng)化的研究，主要集中在有限的對象與單一水平或尺度上，由此所獲得的認(rèn)識在有限的對象與單一水平或尺度上，由此所獲得的認(rèn)識并不完全。并不完全。 （2 2）有關(guān)植物次生物質(zhì)對植食性哺乳動物的營養(yǎng)）有關(guān)植物次生物質(zhì)對植食性哺乳動物的營養(yǎng)