我国主要地区主要病虫害研究现状

我国主要地区主要病虫害研究现状

蚜虫是半叶目中的一种小型昆虫，分布在世界各地，其中大部分是害虫。生物多样性的研究不仅对农业生产和林业管理具有重要的指导作用，而且在生物多样性研究中是不可或缺的环节。它也是研究生态系统多样性和遗传多样性的基础。目前,国内许多地区均开展过包括蚜虫在内的昆虫区系考察,如河北、浙江、福建、湖南、云南、贵州、海南、山西、内蒙古等省(自治区)及青藏高原地区,并相应出版了地方昆虫志。在蚜虫研究中,张广学(1999)编著了我国第一部区域蚜虫志——《西北农林蚜虫志》。近年来,在甘肃、福建和台湾等省以及横断山区也分别开展了蚜虫物种多样性和区系调查,而香港地区至今尚未进行系统研究。本文通讯作者乔格侠于2004年3–6月期间查阅了英国自然历史博物馆保存的大量蚜虫标本,集中鉴定了所有采自香港地区的标本并整理了全部相关信息。基于上述工作,并结合大量文献资料,我们开展了香港地区蚜虫物种多样性的相关研究。1香港岛、龙、权、野香港位于我国广东省东南沿海,珠江口之东,南濒南海,西邻澳门,地理位置介于22˚09′–22˚37′N,113˚52′–114˚30′E之间,全境包括香港岛、九龙、新界及其周围235座大小岛屿,陆地总面积共1,092km2。香港地区的地质环境基本与邻近的广东东南沿海地区相似,是多次造山运动、侵蚀作用及其他地质活动的结果。香港处于华南丘陵地带,地形以自东北向西南延伸的丘陵山地为主,最高海拔959m;平地面积狭小,仅占全地区面积的1/4。香港没有大的河流和湖泊,主要的河流有深圳河、城门河和锦田河。因为地处亚热带,该地区气候温和,属于亚热带和热带季风气候(光复书局,1997;钱俊生,1997)。2材料和方法2.1集时间跨度现存香港地区蚜虫标本最早采自20世纪初,采集时间跨度已近百年。本文研究用标本来源于世界各国蚜虫学者的采集积累,主要保存于英国自然历史博物馆和中国科学院动物研究所动物标本馆。2.2对该地区注意加工的昆虫多样性分析根据张广学和钟铁森(1983)的蚜虫分类系统,对采自香港地区的蚜虫标本进行整理鉴定,同时收集所有相关专著和已发表论文中对该地区蚜虫的记述(Raychaudhuri,1980;Ghosh,1982,1984,1993;Blackman&Eastop,1994;张广学等,1999),对香港地区所有已知蚜虫物种、特有种和寄主植物进行统计,分析其多样性及可能成因。同时依据世界动物地理区划和中国动物地理区划的划分(张荣祖,1999),探讨香港地区已知蚜虫物种区系组成和特点。3结果与分析3.1中国中国类种及缺失种情况香港地区共记录有蚜虫7科44属70种,分别占中国蚜虫已知科、属、种的53.85%、16.60%和6.83%。其中蚜科物种数量最多,已知28种,占该地区已知物种数的40.00%;其次是扁蚜科14种,占20.00%;斑蚜科12种,占17.14%。与中国已知蚜虫物种数相比,扁蚜科种类最丰富,占该科中国已知种数的24.56%;其次为毛管蚜科,占该科中国已知种数的12.50%;再次为球蚜科,占该科中国已知种数的10.00%。瘿绵蚜科种类最少,占该科中国已知种数的2.36%;大蚜科物种也相对贫乏,占该科中国已知种数的4.94%(表1)。3.2全球香港分布香港地区无蚜虫特有科和特有属分布,现有中国特有种11种,占该地区已知种数的15.71%。其中包括香港地区特有种6种(8.57%);世界分布但中国仅分布在香港地区的物种5种(7.14%)(表2)。该地区物种特有化程度较高的科为扁蚜科、毛管蚜科、斑蚜科和蚜科,香港地区特有种分别占各科在该地区已知物种数量的21.43%、14.29%、8.33%和3.57%。3.3古北界+东洋界香港地区蚜虫的区系成分以东洋界分布物种为主,共32种,占该地区已知物种数的45.71%,主要涉及扁蚜科、蚜科和毛管蚜科等5科;其次是古北界+东洋界分布的物种11种,占15.71%,主要涉及蚜科、斑蚜科和大蚜科;再次是广布种8种,占11.43%,主要涉及蚜科、球蚜科、瘿绵蚜科和扁蚜科;东洋界+澳洲界分布的物种5种,主要涉及蚜科、扁蚜科、大蚜科和斑蚜科,占7.14%(表3)。3.4寄生虫科分布以科、属为单位,统计了香港地区蚜虫与其对应的寄主植物多样性。香港地区蚜虫的寄主植物包括30科58属。其中蚜科的寄主植物最丰富,有16科34属,分别占该地区已知寄主植物科、属的53.33%和58.62%;其次为扁蚜科,其寄主植物有6科10属,分别占20.00%和17.24%;斑蚜科的寄主植物有8科9属,分别占26.67%和15.52%。寄主植物最贫乏的是大蚜科和球蚜科,分别仅有2科2属和1科1属(表4)。目前香港地区寄生蚜虫类群最多的3个科分别为:禾本科(4科9属蚜虫)、桑科(3科3属)和樟科(3科3属)。另外,松科(2科4属)、大戟科(2科3属)、菊科(1科3属)和壳斗科(1科3属)植物上寄生的蚜虫物种多样性也较高(表5)。4讨论4.1保护体种多样性虽然香港地区面积仅占中国总面积的万分之一,但该地区复杂的地形地貌、适宜的气候环境以及丰富的植被共同构成了许多有利于蚜虫生存的小生境,蚜虫的物种多样性较高。其中,扁蚜科是典型的亚洲东部和南部分布类群,而且东亚是其重要的起源中心,因此成为该地区物种多样性最高的一科。毛管蚜科也是典型的以东亚和东南亚分布为主的科,物种丰富程度在香港地区仅次于扁蚜科。球蚜科在香港地区仅分布2种,但该科是现生蚜虫中十分原始的类群,包含的物种较少,在中国也仅记录20种(任珊珊等,2005),因此香港地区该科的蚜虫多样性也较丰富。蚜科是世界上包含蚜虫物种最多的一科(Remaudière&Remaudière,1997),虽然该科是香港地区已知物种数量最多的科,但仅占该科中国已知种数的6.07%,丰富度较低。瘿绵蚜科和大蚜科中除广布种外,多数物种都主要分布在温带地区,在香港物种多样性较低也与其分布规律相符。斑蚜科在中国的分布范围很广,但主要以华北地区为中心,向东北和西南方向逐渐减少,在华南地区分布更是有限(乔格侠等,2005),因此香港地区也是该科物种多样性较低的地区。4.2台湾地区昆虫物种分布的特点香港地区地处古老的欧亚大陆东南边缘,地形地貌复杂,气候温和,适宜生物长期生存与演化,蚜虫种群的迁移和扩散较易实现,基因交流障碍也较小。虽然第四纪时期我国的自然地理环境变化相当复杂,但自然地理的总面貌已与现代基本接近(张荣祖,1999),而且Heie(1967)根据蚜虫化石资料研究证明,早在第三纪末期蚜虫的属级阶元就随着寄主植物的演化而基本形成,由此可知,香港地区第四纪以来没有遭遇过十分剧烈的地质、气候和植被的变迁,这成为该地区没有特有科和特有属而仅有特有种分布的主要原因。同时,虽然香港地区自然气候条件以及众多岛屿为蚜虫提供了十分优越的生境,使得该地区蚜虫物种分化出了一定数量的特有种,但因面积有限又是世界著名的大都市和优良港口,人类活动频繁,致使自然植被减少,降低了生境的复杂性,且人为传播作用增强,也加速了蚜虫物种扩散。与横断山区、甘肃、福建、台湾等区域相比较,该地区的蚜虫特有种数量则相对较少(任珊珊等,2003;冯磊等,2004;黄晓磊等,2004;黄晓磊和乔格侠2005)。据黄晓磊等(2004)研究统计,在地理和气候条件较独特的台湾省,已知266种蚜虫中有特有种56种,占其已知种数的21.05%,物种特有化程度很高而在与其具有相似地质历史和气候环境的福建省已知的163种蚜虫中有特有种20种,占12.27%。虽然香港地区特有种的比例小于邻近的台湾和福建,仅达到8.57%,但结合香港地区的面积和自然环境现状考虑,该地区仍属于蚜虫特有种较丰富的地区。4.3物种与大陆的以海隔和相互分布的物在世界动物地理区划和中国动物地理区划中香港地区属于东洋界华南区闽广沿海亚区,有近一半的蚜虫物种属于东洋界成分,在该地区物种中占有绝对优势。其中扁蚜科最多,有11种,占香港地区该科物种的78.57%;毛管蚜科虽然在香港地区仅分布7种,却有6种为东洋界成分,这一现象也与上述两科主要分布在东洋界的结论相互印证(Noordam,1991,1993)。尽管香港地区包括了众多大小不等的岛屿,但其最主要的组成部分——新界却是与大陆相连的半岛,物种的扩散和物种间的基因交流没有被完全阻隔。而且由于第四纪气候和地质环境轮回性的变化,如冰期和间冰期、海浸和海退、地壳上升和下降等现象交替出现,我国东南沿海诸岛也反复多次出现陆连现象(张荣祖,1999)。因此香港地区还具有大量同时在古北界和东洋界分布的物种(如大蚜科和斑蚜科物种)以及一些广布种(如球蚜科和瘿绵蚜科的部分物种)。具有较多东洋界和澳洲界共同分布的物种也是香港地区蚜虫区系特点之一,其主要原因有:(1)现生的、共同分布在东洋界和澳洲界的类群具有古老的共同祖先,在泛大陆完全分离之前就已完成了物种分化,并且延续至今。(2)虽然澳洲大陆和欧亚大陆以海相隔,但地质历史上澳洲大陆曾多次与欧亚大陆连接,并在其南移过程中分裂出较多的陆块,形成目前的东南亚诸岛。因此在两块大陆相互接触的过程中,物种在陆块上可以自由扩散(Hamilton,1979;Dalyetal.,1991)。而且在地质历史上出现海平面降低现象时,已经分离的大陆仍可以通过远近不等的岛屿相连,物种在这些岛屿间迁移扩散的阻碍被打破,使得物种同时分布在东洋界和澳洲界成为可能(Hall&Holloway,1998)。(3)香港是世界性货物运输和中转的港口,在水果、花卉苗木或货物包装材料等的运输过程中,还可能人为地引入分布在澳洲界的物种。4.4影响昆虫物种多样性的因素蚜虫寄主植物的种类很丰富,从乔木、灌木到草本,从苔藓植物、蕨类植物、裸子植物到被子植物,都有蚜虫取食。在长期的历史演变和生态适应过程中,蚜虫与寄主植物之间形成了密切的关系:不同的蚜虫取食不同的寄主植物,不同的寄主植物上寄生着不同的蚜虫。蚜虫的食性有的很广,取食亲缘关系很远的几个科的植物;有的较窄,只取食一种或几种近缘植物。蚜虫的属级和种级单元一般相应取食植物特定的科级和属级(或种级)单元。因此蚜虫寄主植物的多样性也是影响蚜虫物种多样性状况的重要因素(方燕等,2006)。香港地区的植被受人为影响较大,已不存在天然林,主要是半天然林、充植林和人工林;无明显的优势种属(吴征镒,1980;钱俊生,1997)。部分山地、公园和岛屿可能还保留有少量的自然植被,城市和郊区的植被都以人工绿化带和农田为主。但是,香港地处亚热带地区,即使植被受到人为破坏,覆盖面积减少,其植物物种多样性仍然较高。在香港地区已知的225科植物中有30科是蚜虫的寄主植物,相应地在同一类植物上取食的蚜虫种类也较多(钱俊生,1997)。4.4.1增加了区域种类及分布特点蚜科是世界蚜虫类中最大的一科,大都为多食性,是蚜虫类中寄主植物最丰富的类群,也是香港地区寄主植物最丰富的类群。该科在香港地区的寄主植物多为常见类群,如禾本科等。扁蚜科在该地区的寄主植物多为亚热带、热带分布的类群,如樟科、棕榈科等,具有鲜明的区域特色。斑蚜科除了寄主植物多样性较高外也体现出了一定的区域特色,即该科在香港地区的寄主植物并不局限于北方常见类群,如桦木科、壳斗科和榆科,而是出现了许多以亚热带、热带分布为主的类群,如罗汉松科、桃金娘科等。其余蚜虫类群寄主植物多样性不高,原因主要是:(1)现生种类不丰富,类群较小。如球蚜科,世界仅已知59种,我国已知20种。(2)食性单一。如大蚜科物种多取食松科和柏科植物。(3)分布范围以古北界为主。如瘿绵蚜科物种主要为古北种,在香港地区分布较少,虽然该科多数物种生活史复杂,大多为异寄主全周期型,其原生寄主和次生寄主分属于亲缘关系较远的类群,寄主多样性应较其他科丰富,但其在香港地区涉及的植物种类较少,且特有性不高,多为南北方广布类群。4.4.2城市绿化植物物种多样性的配置同类寄主植物上蚜虫物种多样性的研究对蚜虫生物学、农业生产和害虫防治等都具有十分重要的意义。种类丰富的植物类群,以及在香港地区分布较广的植物类群上寄生的蚜虫也往往较多。禾本科是我国被子植物中第二大科,在温带地区广泛分布,不仅是扁蚜科和斑蚜科中部分物种的专性寄主,还是瘿绵蚜科和蚜科中多种转主寄生蚜虫的次生寄主,因此在香港地区也是寄生蚜虫最多的一科。香港地区湿热的气候使其植被具有典型的热带、亚热带特点,其中樟科、桑科榕属、大戟科等类群在该地区不仅是优势类群,许多物种还是人为广泛栽培的城市绿化物种;松科的马尾松(Pinusmassoniana)和壳斗科的一些物种分别是次生林、人工针叶林和亚热带常绿阔叶林的重要组成部分,其上寄生的蚜虫物种也较丰富。虽然蚜虫体型较小通常危害不明显,但绿化树种上丰富的蚜虫物种多样性提示我们,在城市绿化过程中应尽量避免大面积单调种植,以防止蚜虫种群大暴发,造成严重损失。菊科是现生被子植物中最大的一科,也是野外观察到最易有蚜虫寄生的一类植物,其上寄生的蚜虫种类繁多,种群数量大。但在香港地区虽然取食该科植物的蚜虫物种的绝对数量较多,但都为常见的蚜科类群,相对于蚜科和菊科这类世界广泛分布的科而言,其多样性在香港地区相对较低。这主要因为菊科大部分类群分布在中国的温带地区,南方的种类相对较少,而且菊科起源相对较晚(吴征镒等,2003),大量古老的蚜虫还未成功转换寄主植物至该科物种,因此其上寄生的蚜虫多为较进化的蚜科物种,虽然物种数量较多,但仅隶属于有限的几个属内。在香港地区多数植