科研动态

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封面文章-新型植食性蛀木昆虫爆发引发滨海湿地关键植物种群的死亡
作者:admin  更新时间:2020-12-12  112访问
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EHS创刊于2015年3月,由中国生态学学会与美国生态学会联合创建,中国生态学学会和中国科学院生态环境研究中心共同主办,是一本开放获取具有国际化水准的生态学专业高级学术期刊。

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导 读


在全球气候变化和人类活动不断加剧的背景下,深入理解植食性昆虫与植物之间的互作关系对于维持生态系统的稳定和健康具有十分重要的意义。作为中国北方盐沼湿地的一种重要建群种,柽柳(Tamarix chinensis)提供了诸多生态功能与服务。来自北京师范大学环境学院、黄河口湿地生态系统教育部野外科学观测研究站和北京师范大学(珠海)自然科学高等研究院-流域环境生态工程研发中心的Zhonghua Ning、Cong Chen、Tian Xie、Qing Wang、Xu Ma、Haochen Sui和Baoshan Cui,通过在黄河三角洲滨海湿地长期的野外观测发现:在多种环境压力下,柽柳种群正在遭受一种新型植食性蛀木昆虫—六星黑点豹蠹蛾(Zeuzera leuconotum Butler)潜在爆发的影响,极大加剧了滨海盐沼的退化。研究成果以“A novel herbivorous wood-borer insect outbreak triggers die-offs of a foundation plant species in coastal ecosystems”为题发表在国际期刊Ecosystem Health and Sustainability (2020,6:1,1823888)上。


主要观点


1、柽柳正在发生可以观测到的退化(图1),这可能是受到多种非生物和生物胁迫,特别是六星黑点豹蠹蛾的潜在爆发导致的。该昆虫是一种广食性的本地昆虫,根据以前的报道,它主要以陆地生态系统中多种木本植物的茎为食,如白蜡、刺槐、柳树等。文章首次发现滨海盐沼中的柽柳已经成为该昆虫的新宿主植物,由此推测:在人类活动和气候变化的影响下,该昆虫种群的危害范围可能会从陆地生态系统拓展到滨海生态系统。此外,由全球变化导致的天敌数量减少也可能是该昆虫爆发的重要原因。

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图1 中国北方重要盐沼湿地中柽柳种群的退化

(照片:Zhonghua Ning & Cong Chen)


2、幼虫时期,该昆虫在柽柳的茎部和根部蛀洞取食,将排泄物排到根茎外的地面上(图2地面黄色部分),被其蛀洞取食过的柽柳枝条会完全枯死(图3)。

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图2 新型蛀木昆虫幼虫危害柽柳的健康与生长

(照片:Zhonghua Ning & Cong Chen)


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图3 新型蛀木昆虫取食柽柳的茎和根部并形成隧道网络

(照片:Zhonghua Ning & Xu Ma)


3、新型蛀木昆虫的生活史及其对健康柽柳的危害机制。在幼虫阶段,其在寄主植物柽柳的茎和根内取食,并通过取食活动在柽柳木质部挖掘形成隧道网络。该幼虫大约有5个龄期,发育到5龄期幼虫时在夜间成蛹,蛹化时间约需10—14天。五龄幼虫在蛹化过程中,利用排泄物和锯末在隧道内形成蛹室,并咬出椭圆形的羽化孔,只留下一层薄薄的树皮膜覆盖在羽化孔上。蛹期发育结束后,成虫从羽化孔中飞出。在成虫阶段,雌虫和雄虫通常在夜间交配,交配过的雌虫将卵产在树皮的裂缝中(图4)。通常情况下,成虫的寿命约为7—10天,交配产卵后便死亡。

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图4 新型蛀木昆虫不同生活史阶段的野外照片

(照片:Zhonghua Ning & Cong Chen)


如图5所示,该昆虫一年只有一代。在夏季和秋季,成年雌虫产卵后孵化出的幼虫自上而下取食柽柳的茎部,从而导致植物的死亡。随着幼虫的发育,其逐渐移动到柽柳的根部进行越冬,并取食根部。直到来年春天,幼虫重新选择一个新鲜的柽柳枝条,从根部自下而上取食,直到其完全发育成熟,化蛹成蛾。

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图5 不同季节新型蛀木昆虫在柽柳体内的迁移及危害模式


结 论


柽柳是我国北方盐沼地区的重要建群种,对维持沿海生态系统的稳定和功能发挥着重要作用。由于气候变化和人为活动的潜在影响,新型植食虫蛀木昆虫爆发带来的高强度取食压力影响着柽柳的种群动态,从而严重威胁着滨海生态系统的健康和服务。因此,迫切需要对该昆虫进行综合性的虫害管理,以减轻其爆发带来的负面影响。作者同时呼吁:为更好地维持滨海盐沼生态系统的健康和可持续性,未来研究应进一步探讨由气候变化(如干旱、热浪)和人为活动(如土地利用变化、农药滥用)双重压力驱动的多种非生物和生物胁迫影响下该蛀木昆虫的爆发机制。

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文章原文:

https://doi.org/10.1080/20964129.2020.1823888

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