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协同进化昆虫与植物PPT课件
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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。
为同一种榕树传粉的几种小蜂是否具有较近的亲 缘关系?
一种传粉小蜂能够为几种榕树传粉,这些榕树是 否具有虫丝兰蛾, 就和丝兰之间有着一种特殊而又有趣的互利 关系。
丝兰
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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。
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。
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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
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。
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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).
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
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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, 而是给自己做广告。
这种现象是长期演化中形成的授粉适应 性。
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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。
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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 。
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。
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。
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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。
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 一种榕, 而后者导致两种榕
共享传粉小蜂的现象。
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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)。
昆虫与植物协同进化
2011 4 18
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整体概述
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“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。
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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
橙粉蝶
十字花科油菜
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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。
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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。
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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,
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)。
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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
两者的互惠共生是协 同进化系统中最为特 化的一类。
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榕树–传粉小蜂的非一对一关系
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