邓志鸿蚂蚁与植物

1、1 蚂蚁与植物 邓志鸿 指导老师:刘雨芳教授蚂蚁与植物蚂蚁与植物- 互利共生与协同进化互利共生与协同进化2 蚂蚁与植物02协同进化的研究对象协同进化的研究对象03蚁群结构的适应性蚁群结构的适应性讨论与结果讨论与结果04协同进化的意义协同进化的意义及存在的问题及存在的问题0501协同进化的概念协同进化的概念动植物协同进化的形式动植物协同进化的形式3 蚂蚁与植物 协同进化一般是指两个相互作用的物种在进化过协同进化一般是指两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同进化。从广义的概念来理解，程中发展的相互适应的共同进化。从广义的概念来理解，协同进化又可以指生物与生物、生物与环境之间在长期协同进

2、化又可以指生物与生物、生物与环境之间在长期的相互适应过程中的共同进化或演化。的相互适应过程中的共同进化或演化。 一、协同进化的概念一、协同进化的概念4 蚂蚁与植物发散协同进化发散协同进化一对多、 多对一或多对多个物种间的协同进化关系称为发散协同进化狭义协同进化一 一对应的关系称为狭义协同进化或称专一性协同进化, 也称成对协同进化 协同进化5 蚂蚁与植物 1 1、（、（1 1）植物对大型动物的取食一般采忍耐和抵抗）植物对大型动物的取食一般采忍耐和抵抗两种对策两种对策 （2 2）植物对昆虫等会产生耐虫性和抗虫性）植物对昆虫等会产生耐虫性和抗虫性 （3 3）动物也会改变自身一种习性去适应）动物也会改

3、变自身一种习性去适应 2 2、（、（1 1）虫瘿）虫瘿 （2 2）补偿作用）补偿作用 （3 3） 协同进化的例子协同进化的例子 二、动植物协同进化的形式二、动植物协同进化的形式6 蚂蚁与植物 虫虫瘿瘿 7 蚂蚁与植物 虫虫瘿瘿 8 蚂蚁与植物 补偿作用是指植物表现出的耐虫性程度，包括超补偿、补偿作用是指植物表现出的耐虫性程度，包括超补偿、等量补偿、不足补偿等量补偿、不足补偿 。 （2）补偿作用）补偿作用植物对虫害的耐受性与补偿能力的关系植物对虫害的耐受性与补偿能力的关系 不同的植物不同的植物ABC时间时间9 蚂蚁与植物 一、一、蚁运植物(myrmecochore)即指种子靠蚂蚁携带散布的植物.

4、在长期的协同进化中,蚂蚁与蚁运植物形成了互惠共生关系.由于蚁运植物种子上附生有蚂蚁喜食的油质体,蚂蚁取食油质体后,将种子丢弃在蚁巢附近,从而使植物得以扩散.蚁运植物广布全世界,但主要分布在澳大利亚和南非.蚂蚁主要搬运草本植物和部分灌木植物的种子.对蚂蚁与蚁运植物互惠共生关系的研究表明:蚂蚁的搬运有利于保护和传播植物种子;蚁巢有利于种子萌发、出苗和建群;蚂蚁的搬运是影响某些温带森林群落结构的重要因素之一;蚂蚁与蚁运植物互惠共生对自然群落的恢复有重要作。（3） 协同进化的例子协同进化的例子10 蚂蚁与植物 二、二、榕传粉榕小蜂间的专一性与协同进化的关系图为例，讨论一下在生物协同作用的影响下生物进化

5、的过程。 榕树：榕属是被子植物中最大的属之一, 已鉴：定出约750个物种, 包括乔木、灌木、附生藤本及绞杀植物等多种生活型。榕属丰富的种类和生活型为热带、亚热带生态系统为其他生物提供了栖息地和食物, 特别是在热带雨林中, 榕属植物是其中的关键类群。榕属植物与其传粉小蜂是目前所知专一性最强的共生体系之一, 为共生作用中的协同进化问题的研究提供了理想材料。经人们研究发现了两种进化规律规律：协同成种和宿主转移11 蚂蚁与植物协同成种和宿主转移对榕协同成种和宿主转移对榕传粉小蜂种间专一性的影响传粉小蜂种间专一性的影响12 蚂蚁与植物 目前人们对动植物之间协同进化的研究，从目前人们对动植物之间协同进化的

6、研究，从研究对象上看主要集中在下列四个系统研究对象上看主要集中在下列四个系统: : 1) 1)昆虫传粉系统昆虫传粉系统 2)2)昆虫诱导植物反应系统昆虫诱导植物反应系统 3)3)种子散布系统种子散布系统 4)4)大型草食动物采食与植物反应系统大型草食动物采食与植物反应系统 三、协同进化的研究对象三、协同进化的研究对象13 蚂蚁与植物 蚂蚁植物互利共生系统遭受着一个内在的问题，蚂蚁植物互利共生系统遭受着一个内在的问题，那就是寄主植物的潜在寿命普遍的比蚂蚁的寿命长的多。那就是寄主植物的潜在寿命普遍的比蚂蚁的寿命长的多。至少一些种类的蚂蚁是这样的，然而，为了解决这个问至少一些种类的蚂蚁是这样的，然而

7、，为了解决这个问题，他们经历了一夫多妻制的进化，那就是一只工蚁拥题，他们经历了一夫多妻制的进化，那就是一只工蚁拥有几只雌蚁；实际上，群居的阿拉伯树胶蚂蚁有几只雌蚁；实际上，群居的阿拉伯树胶蚂蚁Pseudomyrmex veneficusPseudomyrmex veneficus 可能由几十万雌蚁和几百万工可能由几十万雌蚁和几百万工蚁组成，与此，群居蚁的寿命比单个雌蚁的寿命长。蚁组成，与此，群居蚁的寿命比单个雌蚁的寿命长。 四、蚁群结构的适应性四、蚁群结构的适应性讨论与结果讨论与结果14 蚂蚁与植物 然而，亲缘选择更喜欢单独交配的群居蚁，在然而，亲缘选择更喜欢单独交配的群居蚁，在巢中他们具有高

8、度的关联。当我们用卫星跟踪器去研究巢中他们具有高度的关联。当我们用卫星跟踪器去研究一夫多妻制的阿拉伯树胶蚂蚁的遗传结构时，发现每个一夫多妻制的阿拉伯树胶蚂蚁的遗传结构时，发现每个核中至多有三个基因片段，在所有群居成员中，高度的核中至多有三个基因片段，在所有群居成员中，高度的亲缘性表明群居蚁可能被一个单独的配偶发现。一夫多亲缘性表明群居蚁可能被一个单独的配偶发现。一夫多妻制的群居发展成通过红外雄性与后代雌性交配，这表妻制的群居发展成通过红外雄性与后代雌性交配，这表明直接的后代来自同一母体。这种策略是的群居者通过明直接的后代来自同一母体。这种策略是的群居者通过萌芽生长，并且占领单个的寄主植物的时间

9、比单个蚂蚁萌芽生长，并且占领单个的寄主植物的时间比单个蚂蚁的生活。同时，保持群内的高度亲缘性。的生活。同时，保持群内的高度亲缘性。 15 蚂蚁与植物讨论与结果讨论与结果 表型可塑性是生物有机体表现不同的性状以应表型可塑性是生物有机体表现不同的性状以应对环境变化的能力。许多生物互利共生论都是基于同种对环境变化的能力。许多生物互利共生论都是基于同种个体长时间的相互联系。结果可能是由于经常性的与表个体长时间的相互联系。结果可能是由于经常性的与表型可塑性的同伴可以加固这种互利共生。在最近的研究型可塑性的同伴可以加固这种互利共生。在最近的研究中，中，Martin HeilMartin Heil报道了几个

10、特点，很多蚂蚁表现出表型报道了几个特点，很多蚂蚁表现出表型可塑性，这个促成了蚂蚁植物共同抵御其他昆虫入侵的可塑性，这个促成了蚂蚁植物共同抵御其他昆虫入侵的稳定性和眼睛的进化。在某些情况中，潜在的化学信号稳定性和眼睛的进化。在某些情况中，潜在的化学信号可以成功的被鉴定。例如，我们发现中美洲阿拉伯树胶可以成功的被鉴定。例如，我们发现中美洲阿拉伯树胶喜蚁植物产生食物奖赏是对寄生蚁的化学适应，同时也喜蚁植物产生食物奖赏是对寄生蚁的化学适应，同时也是对入侵者的化学保护。是对入侵者的化学保护。16 蚂蚁与植物 调查发现共生蚁对以调查发现共生蚁对以EFNEFN和和FBFB为食具有专一性。为食具有专一性。然而

11、，共生蚁重要的生理适应性使得消化系统的消失。然而，共生蚁重要的生理适应性使得消化系统的消失。使这些蚁种更加依靠宿主植物和化学专一性的奖赏食物。使这些蚁种更加依靠宿主植物和化学专一性的奖赏食物。总之我们的研究说明了两种促进蚂蚁和植物共生抵御入总之我们的研究说明了两种促进蚂蚁和植物共生抵御入侵者的稳定性的进化，一、为生理适应性的共生蚁提供侵者的稳定性的进化，一、为生理适应性的共生蚁提供化学专一性的奖赏，二、表型可塑性中的相互适应。化学专一性的奖赏，二、表型可塑性中的相互适应。17 蚂蚁与植物 意义：（意义：（1 1）增强群落的结构性，有利于物种多样化的）增强群落的结构性，有利于物种多样化的进程：有

12、研究表明，生物的进化大多数来自于协同，而进程：有研究表明，生物的进化大多数来自于协同，而竞争并不是主要的。竞争并不是主要的。（2 2）增加群落的物种多样协同进化是生物进化过程中更）增加群落的物种多样协同进化是生物进化过程中更为普遍的行为。为普遍的行为。（3 3）长期的协同进化可以维持着植物动物共同的专一性。）长期的协同进化可以维持着植物动物共同的专一性。（4 4）有利于维持动植物在长期的发展过程中的进化。）有利于维持动植物在长期的发展过程中的进化。 五、协同进化的意义及存在的问题五、协同进化的意义及存在的问题18 蚂蚁与植物动植物协同进化的展望存在的问题：动植物协同进化的展望存在的问题： （1 1）以往对动植物之间适应化的研究，主要集中）以往对动植物之间适应化的研究，主要集中在有限的对象与单一水平或尺度上，由此所获得的认识在有限的对象与单一水平或尺度上，由此所获得的认识并不完全。并不完全。 （2 2）有关植物次生物质对植食性哺乳动物的营养）有关植物次生物质对植食性哺乳动物的营养