橡树虫瘿蜂(oak gall wasps)及其捕食者虽然没有蝴蝶那样华丽,但它们正吸引着科学家和自然爱好者越来越感兴趣。
这些小昆虫长仅1到8毫米,能够产生被称为“虫瘿”的肿瘤状植物生长物。虫瘿的大小从像针尖一样小到像苹果一样大,形状各异,有的像海胆,有的像碟子,宾汉姆顿大学生物科学副教授基尔斯滕·普赖尔解释道,她还共同领导宾汉姆顿的自然全球环境变化中心。
如果说这些虫瘿蜂有什么象征,那就是生物多样性。北美大约有90种不同的橡树,以及大约800种生活在其上的橡树虫瘿蜂。寄生蜂会把卵产在虫瘿里,最后吞噬整个橡树虫瘿蜂。
那么,寄生蜂的种类有多少呢?这是科学家们,无论是环游世界的学者,还是在自家庭院里的普通人,都在努力回答的问题。
最近在《膜翅目研究杂志》上发表的一篇论文,题为“发现两种引入北美的古北界Bootanomyia Girault(膜翅目,巨刺蜂科)寄生蜂”,为我们了解之前未知的物种多样性提供了新视角。
除了Prior,合著者还包括现任研究生Kathy Fridrich和前研究生Dylan G. Jones,以及来自爱荷华大学的Guerin Brown、Corey Lewis、Christian Weinrich、MaKella Steffensen和Andrew Forbes,以及来自纽约塔里敦的石谷食品与农业中心的Elijah Goodwin。
这一发现是更大研究项目的一部分。2024年,宾汉姆顿大学宣布计划研究北美橡树虫瘿蜂和寄生蜂的多样性。该项目是Prior与爱荷华大学的Forbes、韦恩州立大学的Glen Hood,以及Gallformers.org网站创始人之一Adam Kranz的合作,该网站帮助人们了解和识别北美植物上的虫瘿。
该研究调查了一个核心问题:形成虫瘿的昆虫如何逃避多样化和不断进化的寄生蜂类群——而寄生虫又是如何追赶上去的?为了回答这个问题,研究人员正在北美收集橡树虫瘿蜂,并利用基因测序来确定从虫瘿中孵化出的寄生蜂。其中包括Fridrich和宾汉姆顿的研究生Zachary Prete,他在夏季进行了从纽约到佛罗里达的虫瘿和寄生虫收集之旅。
“我们对橡树虫瘿的特征如何防御寄生虫,以及如何影响橡树虫瘿蜂和它们寄生的寄生虫的进化轨迹非常感兴趣。这项研究的规模将使其成为同类中最广泛的共进化研究,”Prior说。“只有当我们有一个大规模的、协调一致的努力去寻找生物多样性时,我们才能发现惊喜——比如新的或引入的物种。”
发现未知物种
在过去的几年里,Prior实验室的研究人员沿着西海岸从加利福尼亚到不列颠哥伦比亚省进行了旅行,收集了大约25种橡树虫瘿蜂,并饲养了数万只寄生蜂,最终被鉴定为超过100种不同的物种。
从多个地点采集的橡树虫瘿蜂种类中发现的一些寄生蜂,结果发现是属于蜂科 Megastigmidae 的欧洲种 Bootanomyia dorsalis。爱荷华大学的研究人员在他们在纽约州采集的样本中识别出了一种类似的蜂。
Prior 解释说:“在北美的两个海岸发现这种可能是欧洲物种,激励我们的团队确认这种寄生物种的身份,以及它是否确实是来自欧洲的引入寄生物。”
寄生蜂体型较小,单靠外部特征很难进行识别。正因如此,研究人员使用遗传工具来确认物种的身份,测序“通用条形码基因”细胞色素氧化酶亚基 I (mtCOI),并将结果与参考库进行比较。
他们发现欧洲种 B. dorsalis 有两个不同的变种或类群。纽约的样本与来自葡萄牙、伊朗和意大利的物种相关,而太平洋沿岸的寄生蜂则与来自西班牙、匈牙利和伊朗的物种相关。
Prior 说:“这两个类群的序列差异足够大,可以认为是不同的物种。这表明 B. dorsalis 至少被引入过两次,纽约和西海岸的引入是独立的。”
虽然它们在从俄勒冈州到不列颠哥伦比亚省的至少四种不同的橡树虫瘿蜂物种中被发现,但所有西海岸的 B. dorsalis 蜂都是基因相同的,这表明它们的引入是小规模和局部的。东海岸的蜂则具有稍微更多的基因多样性,这可能表明种群瓶颈较小,或者该物种被引入了多次。
这些欧洲物种是如何来到这里的?一种可能性是非本地的橡树物种可能是被故意引入到北美的。自17世纪以来,英橡(Quercus robur)因其木材而被广泛种植,在不列颠哥伦比亚省以及几个东北州和省份都有种植。土耳其橡(Q. cerris)是一种观赏树,现在在东海岸也有发现——包括在纽约 B. dorsalis 被发现的地方附近。
还有其他可能性。成虫寄生蜂可以存活27天,因此它们可能是搭便车乘坐飞机来到这里的,Prior 说。
研究人员目前还不确定这些引入的物种是否会对北美本土物种造成威胁。她承认,其他引入的寄生物种已知会影响本土昆虫的种群。
“我们发现它们可以寄生于多种橡树虫瘿蜂物种,并且有可能会传播,考虑到我们知道西部的种群可能是从一个局部的小规模引入中传播到不同的地区和宿主物种,”Prior 说。“它们可能会影响本土橡树虫瘿蜂物种或其他本土寄生于橡树虫瘿蜂的物种的种群。”
自然观察者和公民科学家在生物多样性研究中扮演着重要角色,例如一个导致发现两个 B. dorsalis 类群的项目。Gall Week 是一个在 iNaturalist 平台上进行的项目,鼓励公民科学家在两个季节收集虫瘤,研究中的标本将会在自然观察者网站 Gallformers.org 上发布。宾汉姆顿大学的生态学课程参与了 Gall Week,并在学校每年的 Ecoblitz 生物多样性活动中记录了虫瘤。
生物多样性是健康和正常运作的生态系统的关键要素——而且由于全球变化,这一要素正面临越来越大的威胁。
“寄生蜂可能是地球上最丰富多样的动物群体,在生态系统中也极为重要,作为生物控制剂来抑制昆虫,包括作物和森林害虫,”Prior 解释道。
更多信息请见: Guerin E. Brown 等,发现两种引入北美的古北界 Bootanomyia Girault (膜翅目,Megastigmidae) 寄生蜂种, 《膜翅目研究杂志》 (2025)。 DOI: 10.3897/jhr.98.152867
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.