入侵红火蚁多蚁后型的发生机制.doc

入侵红火蚁多蚁后型的发生机制 摘要:红火蚁是具有强入侵性的100种有害入侵生物之一，在入侵地红火蚁种群出现较多具有更大危害性的多蚁后型种群。多蚁后型出现源于生态限制，从分子生物学水平研究，发现Gp-9基因上的等位基因可以编码控制巢穴中同巢化学识别蛋白，调控蚁后数目。笔者希望利用相关信息素，能使工蚁“主动”杀死蚁后，从而达到防治红火蚁的目的。 关键词: 入侵红火蚁，单蚁后型，多蚁后型，Gp-9基因 1.引言 红火蚁(Solenopsis invicta Buren;Red Imported Fire Ant,RIFA)是原分布在南美洲的巴拉那河流域的一种膜翅目(Hymenopetera)蚁科(Formicidae)昆虫，约于20世纪30或40年代侵入美国南部，随后逐步蔓延到美国13个州约800万公顷的土地。中国大陆地区于2004年9月底，在广东省吴川市首次发现入侵红火蚁的危害。2005年，先后在湖南省张家界市、香港、澳门、广西壮族自治区南宁市和福建省龙岩市发现红火蚁[1]。红火蚁对人体健康、公共安全、农业生产和生态环境具有严重危害，因而被列为世界上最危险的100种有害入侵生物之一[2]。红火蚁借助自身的种群竞争优势和惊人的繁殖速率，依靠人为传播和自然扩散不断扩大入侵地。目前我国红火蚁入侵的范围仍在不断扩大。 红火蚁入侵美国的时间长，相应的生物入侵研究较多，其中有研究表明红火蚁在原产地和侵入地的行为、社会结构、繁殖生物学和种群遗传学上都有着非常大的改变，这些改变在入侵时或者入侵后都有发生。而红火蚁的入侵成功很可能源于这些种群结构的改变[3]。笔者就其中红火蚁多蚁后型种群的发生机制作详细介绍，希望通过了解红火蚁的种群生物学，可以用来指导对红火蚁的防治策略以及评估其入侵的风险，在红火蚁没有进一步大规模扩散前做好防范和防治。 2.红火蚁入侵成功的生态学优势 红火蚁拉丁学名为Solenopsis invicta Buren，意指“无敌的”（invincible）蚂蚁，因其难以防治而得名。红火蚁英文名为red imported fire ant，中文名译为入侵红火蚁（本文以后提到的红火蚁均指入侵红火蚁），从其英文名可知，对于红火蚁的研究很多因为其强入侵性。 红火蚁属于完全社会性昆虫，种群具有精细和高度发达的社会结构，其特点[4]是：很多成虫生活在一起并实行合作育幼；存在生殖个体和非生殖个体的分化，后者为前者提供照顾、保护和服务；两个或更多世代重叠使子代能帮助双亲喂养同胞弟妹。红火蚁的社会性使其具有较强的适应能力，因而具有强有力的入侵能力，红火蚁进入新生境后能很快在融入群落的过程中拓展领域、适应新的食物来源和挑战。 红火蚁占据了广阔空间内不同生态位，拥有以下7种常见的入侵生物的行为特征[5]： （1）喜欢被人类活动所干扰破坏的生境； （2）能适应广泛的气候条件； （3）能利用多样的食物资源； （4）在原产地的数量相对丰富； （5）工蚁的体形差异较大，可以利用更广泛的觅食生态位； （6）交配的蚁后可以在扩散后建立新的蚁群； （7）蚁群的生殖能力很强，而且个体发育很快，在一年内就可以产生数千只后代。 需要特别注意的是第4点，一个物种在他的原产地数量很丰富，由于原产地有天然的捕食者和竞争者，这个物种被限制在相对狭小的生境里，一旦这种生物离开限制其生长的自然的环境，他将成为一种很成功的入侵生物。 3.多蚁后型种群的出现 红火蚁入侵美国之后，在两方面表现出了引人注目的遗传变异，一个红火蚁获得更强的耐寒性，一个是多蚁后型种群的出现。限制红火蚁生长和扩散的因素和干燥条件和低温，所以红火蚁抵抗零度以下寒冷的能力逐渐增强使得对红火蚁的防治变得更加困难[6]。多蚁后型种群最早在美国东南部发现，比单蚁后型种群的发现晚20年。爱德华·奥斯本·威尔森（Edward Osborne Wilson）[7]： 在一个蚁巢中引入5只后蚁，一两天后，工蚁开始迫害多余的后蚁：迫使后蚁六肢张开，并一直刺它们至死。仅剩下唯一的一只了，工蚁才“放下屠刀”。于是胜利者被保留下来，由工蚁当做其成熟的巢后进行供养。工蚁决不会犯错误，不会杀死最后一只后蚁，从而使整个群体遭到毁灭的命运。 由此可以看出美国在20世纪50年代红火蚁主要是单蚁后型群体。此后多蚁后型种群出现频率越来越高。虽然多蚁后型种群在红火蚁原产地也存在，但是它们在社会结构上有明显的区别，即在入侵地的蚁巢中亲缘关系接近的蚁后相对较少。多蚁后型种群与单蚁后种群比较，其主要不同点表现在[8]： （1）蚁丘的距离更近，蚁巢密度更高； （2）种群中工蚁的数量相对减少，并且个体相对较小； （3）工蚁很少攻击邻近的群落； （4）蚁后体重相对较小，产卵数量减少。但由于在多蚁后型种群中，有多个蚁后同时产卵，卵的总数多于单蚁后型种