金龜子(通常指鞘翅目金龜總科下的昆蟲)的食性非常多樣化,不同物種在幼蟲期和成蟲期對植物和腐殖質(zhì)的選擇偏好存在顯著差異。這種差異是它們適應不同生態(tài)位、在生態(tài)系統(tǒng)中扮演不同角色的關(guān)鍵。以下是關(guān)于金龜子食性研究的概述,重點關(guān)注不同物種對植物和腐殖質(zhì)的選擇偏好:
一、 金龜子食性的主要類型
植食性:
- 取食部位: 主要以植物的活體組織為食,包括葉片、花、果實、嫩芽、樹液、花粉、花蜜等。
- 偏好差異:
- 葉食性: 許多麗金龜、花金龜成蟲是典型的食葉者,偏好特定寄主植物的葉片(如薔薇科、豆科、楊柳科等)。如銅綠麗金龜、日本金龜子。
- 花食性: 花金龜科成蟲(如白星花金龜、小青花金龜)偏好取食花瓣、花粉、花蜜,常訪花。部分種類對特定花型或氣味有偏好。
- 果食性: 部分種類(如某些斑金龜、花金龜)會取食成熟或腐爛的果實。
- 樹液食性: 部分犀金龜、鍬甲(鍬甲科常與金龜總科并列,有時廣義上包含)會取食樹液。
- 生態(tài)影響: 成蟲常成為重要的農(nóng)業(yè)、園藝害蟲(尤其是葉食性和花食性),造成葉片缺刻、落花落果。
腐食性/糞食性:
- 取食物: 主要以動物糞便、腐殖質(zhì)(土壤中分解的有機質(zhì))、腐爛的植物殘體(枯枝落葉、朽木)、腐肉、真菌等為食。
- 偏好差異:
- 糞食性: 蜣螂科(糞金龜)是典型代表,高度特化于取食和分解動物糞便。不同種類對糞便類型(食草動物、食肉動物)、新鮮度、濕度有偏好。如神農(nóng)潔蜣螂偏好牛糞。
- 腐殖質(zhì)食性: 許多鰓金龜科、麗金龜科、花金龜科的幼蟲(蠐螬)是典型的腐殖質(zhì)消費者。它們生活在土壤中,取食富含有機質(zhì)的腐殖質(zhì)層、半分解的植物殘體(根茬、落葉)。部分種類偏好特定腐殖質(zhì)類型(如森林腐殖質(zhì)、草原腐殖質(zhì))或不同分解階段的物質(zhì)。
- 腐木食性: 部分犀金龜、鍬甲、黑蜣科的幼蟲在朽木中生活,取食腐朽的木質(zhì)纖維和其中的微生物。
- 生態(tài)影響: 對物質(zhì)循環(huán)(尤其是碳、氮循環(huán))至關(guān)重要。糞食性種類加速糞便分解,減少寄生蟲滋生,改善土壤結(jié)構(gòu)。腐食性幼蟲(蠐螬)是重要的土壤分解者,但部分植食性種類的幼蟲會取食植物根系,成為地下害蟲。
雜食性:
- 許多金龜子并非嚴格的單一食性。例如:
- 部分花金龜成蟲既訪花取食花粉花蜜,也取食成熟果實或樹液。
- 部分鰓金龜幼蟲在腐殖質(zhì)匱乏時,會取食活的植物根系(如大黑鰓金龜、暗黑鰓金龜),從腐食性轉(zhuǎn)向植食性,成為重要害蟲。
- 一些種類在食物短缺時會取食其他替代食物。
二、 影響選擇偏好的關(guān)鍵因素
物種分類地位: 不同科、屬、種具有固有的食性傾向(如蜣螂科幾乎全為糞食性,花金龜科成蟲多喜花)。
發(fā)育階段:- 幼蟲期: 絕大多數(shù)金龜子幼蟲(蠐螬)生活在土壤或朽木中,主要取食腐殖質(zhì)、朽木、腐根或活根(植食性種類)。食性相對單一,對基質(zhì)類型(土壤類型、有機質(zhì)含量、濕度)要求高。
- 成蟲期: 食性更為多樣化。植食性成蟲取食地上部分植物器官;腐食性成蟲(如蜣螂)尋找并處理糞便/腐殖質(zhì);部分成蟲甚至不取食(如一些犀金龜)。
寄主植物/基質(zhì)特性:- 化學信號: 揮發(fā)性有機物是吸引金龜子的關(guān)鍵。植食性種類被特定植物釋放的綠葉揮發(fā)物、花香物質(zhì)、果實成熟氣味吸引(如日本金龜子對苯乙醛、丁香酚敏感)。腐食性種類被糞便、腐殖質(zhì)、真菌釋放的特殊氣味(如吲哚、酚類、硫化物)吸引。不同物種對特定氣味化合物組合有偏好。
- 營養(yǎng)含量: 植食性種類偏好營養(yǎng)豐富(如嫩葉、花蜜)或次生代謝物含量低的組織。腐食性種類偏好能量和營養(yǎng)(如氮)含量相對較高的基質(zhì)(如新鮮糞便、特定分解階段的腐殖質(zhì))。
- 物理特性: 葉片硬度、絨毛、蠟質(zhì);糞便/腐殖質(zhì)的濕度、質(zhì)地、顆粒大小等也會影響取食偏好。
環(huán)境因素:- 溫度與濕度: 影響金龜子活動性、代謝速率以及食物基質(zhì)的物理狀態(tài)(如糞便干燥速度、腐殖質(zhì)分解速率),間接影響偏好和選擇。
- 光照與晝夜節(jié)律: 不同種類活動時間不同(晝行、夜行、晨昏行),影響其接觸到的食物類型。
- 棲息地類型: 森林、草原、農(nóng)田、林地邊緣等不同生境提供的食物資源(植物種類、糞便來源、腐殖質(zhì)類型)不同,導致該生境中金龜子群落的食性組成不同。
種間競爭: 當多種食性相近的金龜子共存時,可能存在資源競爭,導致食性分化或空間/時間上的生態(tài)位分離。
三、 研究方法與發(fā)現(xiàn)
野外觀察與誘集:- 直接觀察取食行為。
- 利用特定誘餌(如特定植物葉片、花、果實、不同動物的糞便、腐肉、發(fā)酵糖醋液、燈光)進行誘捕,分析捕獲物種組成,推斷偏好。
實驗室選擇/偏好測試:- 在受控環(huán)境(如嗅覺儀、Y型管)中,測試不同物種對多種植物氣味、腐殖質(zhì)氣味、糞便氣味的趨向性。
- 提供多種食物選擇(如不同植物的葉片、不同分解階段的腐殖質(zhì)、不同類型的糞便),觀察取食量和持續(xù)時間,量化偏好。
腸道內(nèi)容物/穩(wěn)定同位素分析:- 解剖檢查幼蟲或成蟲腸道內(nèi)的食物殘渣。
- 分析組織中碳(δ13C)、氮(δ1?N)等同位素比值,推斷其在食物鏈中的位置和主要食物來源類型(C3/C4植物、腐殖質(zhì)、糞便等)。
分子生物學方法:- 對腸道內(nèi)容物或糞便進行DNA宏條形碼分析,鑒定其中包含的植物、真菌、微生物種類,更精確地了解食譜。
主要發(fā)現(xiàn):- 食性在科、屬水平有較強的系統(tǒng)發(fā)育信號,但種內(nèi)也存在適應不同環(huán)境的變異。
- 幼蟲期食性(尤其是對腐殖質(zhì)/根的偏好)是區(qū)分生態(tài)類型(分解者 vs 害蟲)的關(guān)鍵。
- 揮發(fā)性化學信號是驅(qū)動成蟲尋找和選擇食物的最主要因素,不同物種對特定氣味譜有高度特化的嗅覺受體。
- 許多被認為是植食性害蟲的蠐螬(如鰓金龜),其幼蟲在富含有機質(zhì)的土壤中主要取食腐殖質(zhì),只有在腐殖質(zhì)不足或特定條件下才嚴重危害作物根系。
- 腐食性種類(尤其是蜣螂)對糞便類型有高度偏好,這種偏好促進了生態(tài)位分化,減少了種間競爭。
四、 總結(jié)
金龜子的食性是一個高度多樣化和特化的領(lǐng)域。不同物種在幼蟲期和成蟲期對植物(活體組織)和腐殖質(zhì)(包括糞便、腐爛有機物)的選擇偏好差異巨大,這主要受其系統(tǒng)發(fā)育背景、發(fā)育階段、食物基質(zhì)的化學和物理特性、以及環(huán)境因素的綜合影響。植食性種類偏好特定植物的特定部位(葉、花、果),常成為害蟲;腐食性/糞食性種類偏好特定分解階段的糞便或腐殖質(zhì),是重要的分解者。研究這些偏好對于理解金龜子的生態(tài)功能(物質(zhì)循環(huán)、害蟲控制)、預測其種群動態(tài)、制定害蟲管理策略(如利用誘捕、抗性品種、天敵)以及保護有益的分解者都具有極其重要的意義。化學通訊(嗅覺)在驅(qū)動食物選擇行為中扮演著核心角色。