湿地昆虫的集合种群和局域种群
(1)传统意义上的种群称局域种群(Local population),即由一群个体组成的种群;集合种群(Metapopulation)又称离散的亚群(Subpopulation),异质种群,是离散的局域种群。人类干预使栖息地破碎化,改变了许多物种的种群结构,其中破坏较严重的景观生存的一些物种会以集合种群的形式继续存在(徐汝梅等,2005)。加拿大学者研究植物北美瓶子草(Sarracenia purpurea)其群落上的最大成员蝇类昆虫Fletcherimyia fletcheri种群的空间遗传结构和基因流(基因流:指基因通过个体迁移或其他途径在种群间传播交换)的程度和范围。研究者在加拿大Algonquin省公园内的11个沼泽地之间使用微卫星位点,研究了不同假设的种群理论模型(包括未完全形成的昆虫种群,集合种群或区域种群)。
研究结果显示,蝇Fletcherimyia fletcheri表现出有尚未形成种群的特征和集合种群的特征等两种特征的混合,沼泽之间有明显的分化,在大的空间范围内基因流有限制,即种群间基因传播交换有限,局域种群不经历通常的种群局部绝灭和种群重建。研究者的发现指出,蝇Fletcherimyia fletcheri有很强的种群扩散能力和稳定的种群扩大的能力,并提出独特的生态学微生态系统成员研究内容的新见解(Rasic & Keyghobadi,2012)。
小结:以微卫星位点(Microsallite loci)的方法研究上述尚未形成的种群(Patchy population)、局域种群(Local population)或集合种群(Metapopulation)的存在。种群遗传多样性又有新的进展。即沼泽内尚未完全形成的种群,集合种群或局域种群可同时存在。
(2)昆虫更适合集合种群的研究,昆虫很少世代重叠,有利于灭绝和定殖的调查,昆虫世代时间较短,一般1年1代或几代,不用花很长时间就可以得到较多数据,相当一部分植食性昆虫食物单一或仅为少数几种,有利于栖息地斑块的划分。昆虫体型大小适中,迁飞距离适中,这些特点都适合集合种群的研究,集合种群的研究以蝴蝶居多,在欧洲和北美,人们发现大多数蝴蝶种群符合研究集合种群的基本条件(徐汝梅等,2005)。湿地蝶类集合种群或者是区域种群的早期研究工作报道如下。Scholtens(1999)使用分布在大湖区多数地点几个种群的资料,检查太阳神堇蛱蝶(Euphydryas phaeton)[与徐汝梅(2005)的集合种群研究材料金堇蛱蝶(Euphydryas aurinia)同属]栖息地和寄主植物。这种的栖息地和取食的寄主植物范围要广于通常所认知的,而能够在季节性湿地和永久湿地发现许多种群,其他种群则栖息在干旱而时代久远的田块或林地,取食寄主植物随栖息地变化,包括它们取食的主要寄主植物和以前报道的加上新纪录的次要寄主植物。研究结果已显示出太阳神堇蛱蝶(Euphydryas phaeton)的生物学特性和西部的堇蛱蝶(Euphydryas sp.)相似,因为研究者已知西部堇蛱蝶的栖息地和寄主植物范围,这就有利有太阳神堇蛱蝶的研究。(https://www.daowen.com)
(3)报道了巴西南部临时池塘内飞行力强和飞行力弱的水生昆虫集合种群的形成和环境(栖息地结构、水质和气候)有关,并和空间尺度(Spatial scale)有关(Bacca,2020)。
(4)在欧洲,缺少营养的湿地和中等营养的湿地,如沼泽、池塘水洼地已越来越萎缩,和湿地有关的物种越加危险,因为湿地栖息地碎片化增加,导致其内物种的个体交流,即基因流交流减少,甚至停止。研究者使用14个基因位点的异酶电泳法分析波兰和立陶宛遭到危险的蟌Nehalennia speciosa[蟌科(Coenagrionidae)]11个种群的遗传结构,所有种群的遗传多样性低(A:1.32;H:2.6%;ptot:23.2%),不同类型种群之间(碎片化程度、栖息地类型和大小,种群大小)观察到无明显差异。种群间的遗传差异也非常低(FST:2.0%),没有发现地区类群(Regional groups)。观察到遗传距离造成的物种分离程度很低,考虑这些研究结果,这个物种保存的焦点应从大范围的区域种群着手,它们并不是集合种群结构。
小结:徐汝梅等(2005)和戈峰(2008)介绍集合种群持续生存的4个必要条件。从本节可以看出,判断湿地集合种群除生态学条件外,还可以增加分子数据分析的手段,更加精确快速地判断局域种群和真正的集合种群。集合种群显示了昆虫对环境的适应。