京都府立大学森林植生学研究室的平山贵美子副教授、大久保朔实(当时为研究生)、田中一成、细渊文孝、福滨有喜子(当时为本科生)等人,与河野円树博士(绫町政府 UNESCO 生态公园推进室主任)、松尾和典博士(九州大学比较社会文化研究院生物多样性学讲座讲师)以及大岛一正博士(京都府立大学昆虫信息学研究室教授)合作,新发现了两种对日本森林主要构成树种——壳斗科植物细枝栲(Castanopsis cuspidata)的坚果生产具有重要影响的昆虫物种。该研究成果已于11月17日发表于国际学术期刊《Entomological Science》(昆虫科学)。
【研究背景】
壳斗科树木在日本乃至全球森林生态系统中占据重要地位,其果实被称为“坚果”,即俗称的“橡子”(acorn),外层由坚硬果皮包裹,内部则富含营养的子叶,成为众多动物和昆虫的食物来源。这类树木的坚果产量常出现明显的年度波动,即所谓的“丰歉现象”(masting)。其中,“捕食者饱和假说”(predator satiation hypothesis)被广泛认为是解释该现象的重要机制之一。该假说认为,在歉收年份,捕食者数量受到抑制;而在丰收年份,树木大量结实使捕食者无法消耗全部种子,从而提高种子的存活几率。
以往研究多聚焦于象甲科昆虫(如俗称“橡实象甲”的 Curculio 属物种),这类昆虫在坚果接近成熟时产卵于内部,孵化后的幼虫以营养丰富的子叶为食。
【研究内容】
本次研究以日本森林中主要的壳斗科树种细枝栲为对象,在京都东山及宫崎县绫町的成熟常绿阔叶林中,系统调查了从坚果发育早期阶段起摄食坚果的昆虫种类。结果显示,在上述两地均发现两种未记载昆虫——一种为鳞翅目闪光蛾科未定种(Heliozela sp.),另一种为膜翅目广肩小蜂科未定种(Eurytoma sp.),它们主要侵害细枝栲未成熟坚果的果皮,对坚果产量造成显著影响(参见图1)。
鳞翅目闪光蛾科未定种(Heliozela sp.)与膜翅目广肩小蜂科未定种(Eurytoma sp.)的生态特征
A. 成虫形态
B. 产卵痕(内含卵粒)
C. 幼虫摄食果皮的状态
D. 果皮被椭圆状啃食后的坚果(切下的椭圆果皮连接受害坚果,其壳斗侧附有前蛹虫茧,内部充满虫粪)
E. 雌性成虫
F. 雄性成虫
G. 幼虫取食果皮过程
H. 蛹态
【研究意义与发现】
此前已知专门侵害细枝栲坚果的昆虫仅有“栲实象甲”(Curculio sp.),其成虫在坚果近成熟时产卵于内部,幼虫以子叶为食。
而本次新发现的两种昆虫——Heliozela sp. 与 Eurytoma sp.,均在细枝栲坚果未成熟阶段专门摄食其果皮部分。受其危害的坚果发育受阻,最终脱落而无法成熟。这两种昆虫目前未在其他壳斗科树种中发现,被认为是细枝栲坚果的专性捕食者(specialist insects)。
研究进一步显示,这两种昆虫的生活史与细枝栲坚果发育周期高度同步:每年7月左右坚果开始发育时,成虫产卵及幼虫取食活动便开始出现,并通过多世代繁殖,长期持续利用未成熟坚果资源。在京都东山和宫崎绫町的成熟常绿阔叶林中,若逢细枝栲开花量较低的年份,近半数的早期发育坚果会遭受这两种昆虫的取食与破坏。
【总结】
本研究首次揭示了在细枝栲坚果发育早期起关键破坏作用的两类新型专性昆虫,拓展了对壳斗科植物—昆虫互作关系的认知,也为深入理解坚果丰歉机制及森林生态系统营养级联关系提供了新的重要依据。
详细内容请参见附带的新闻稿。

