大戟科植物腺叶乌桕花部特征与蜜腺结构如何塑造昆虫互作网络？

本研究聚焦大戟科腺叶乌桕(Sapium glandulosum)的花部特征与蜜腺结构如何调控昆虫互作。研究人员通过系统观察Cerrado棕榈沼泽地的传粉生物学特征，发现双翅目昆虫是该物种主要传粉者，而社会性胡蜂通过取食蜜腺分泌物调控唯一记录到的植食性昆虫——瘿蚊Neolithus fasciatus的种群。该研究揭示了植物防御性状（乳胶与蜜腺）如何通过三重营养级互作影响群落结构，为理解热带稀树草原植物-昆虫协同进化提供了新案例。

　　

在热带生态系统中，植物与昆虫之间错综复杂的互作关系一直是生态学家关注的焦点。作为巴西第二大生物群落，Cerrado（热带稀树草原）正面临人类活动导致的严重片段化威胁，其中棕榈沼泽地作为维持区域生态平衡的关键区域，其内发生的物种互作机制亟待解析。大戟科腺叶乌桕(Sapium glandulosum)是该地区的代表性物种，其独特的乳胶防御系统和蜜腺结构为研究植物如何通过形态特征调控昆虫互作提供了理想模型。然而，该物种的传粉生物学特征及其与植食者的互作关系此前尚未被系统研究，这种知识空缺限制了对Cerrado生态系统功能的理解。

为填补这一空白，Renan Oliveira Alves Cardoso Kobal团队在Itororo公园保护区的棕榈沼泽地开展了为期4年的野外观测。研究主要采用三种方法：通过套袋实验和人工授粉测定繁殖系统；采用定时定点观测法记录花部访客和蜜腺访客的行为特征；通过形态测量和统计学分析评估植物结构与昆虫分布的关联性。所有实验均在自然种群中进行，样本量涵盖25个开花个体和30个营养期个体。

花部生物学与繁殖系统

研究发现腺叶乌桕具有两种花序类型：纯雄花序和基部雌花-端部雄花的混合花序。雌花先熟现象显著，混合花序中雌花开放平均比雄花早5.2天。花粉活力测试显示89.5%的高存活率，但自交亲和性实验表明该物种高度依赖异花授粉，自然授粉的结实率（38.7%）显著高于人工自交授粉（2.5%）。这种繁殖策略有效避免了自交衰退，同时通过功能雌雄异株（46%个体在花期初期仅产生雄花序）进一步促进异交。

花部访客分析

双翅目（主要为丽蝇科Calliphoridae和麻蝇科Sarcophagidae）占所有访花记录的61%，其腹面体毛可有效携带花粉。膜翅目（主要为胡蜂科Vespidae）占33%，但仅采集花蜜不接触柱头。值得注意的是，尽管花部呈现典型的泛化传粉综合征（无花冠、开放型花部结构、黄绿色调），但蜜蜂访问频率异常低（仅记录到1次），这与Cerrado以蜜蜂为主要传粉者的普遍模式形成鲜明对比。研究人员认为裸露的花粉和易获取的蜜腺更适应蝇类口器特征。

蜜腺访客与三重营养级互作

叶柄蜜腺（EFNs）主要吸引社会性胡蜂（占总访问量的44%），其中Polybia scutellaris（21.8%）和Synoeca cyanea表现出特殊的捕食行为——后者能用上颚切开瘿蚊Neolithus fasciatus的虫瘿取食幼虫。温度显著影响访客活动（Kruskal-Wallis检验，p=0.01138），访客数量在11:00-15:00达到峰值。这种互作关系支持"防御假说"，即蜜腺通过吸引天敌间接减少植食压力。

植食作用与结构复杂性

瘿蚊N. fasciatus是唯一记录的专性植食者，其通过虫瘿形成规避乳胶防御。虫瘿数量与冠层体积呈显著正相关（R²=0.627，p=0.001），符合Lawton结构复杂性假说。当虫瘿在花序上密集分布时（最高记录260个/花序），会导致果实完全败育。胡蜂的捕食活动可能通过调控瘿蚊种群维持植物适合度。

该研究首次揭示腺叶乌桕通过三重防御策略塑造昆虫互作网络：花部特征筛选蝇类作为有效传粉者；乳胶化学防御过滤非专性植食者；蜜腺分泌物招募胡蜂天敌控制专性植食者。这一发现为理解热带植物如何通过形态-化学-生态多重机制维持群落平衡提供了新视角，尤其凸显了双翅目在Cerrado传粉网络中被低估的生态位。研究结果对保护濒危的棕榈沼泽生态系统具有指导意义，建议将社会性胡蜂作为生物防治的潜在指标物种。未来研究可进一步解析乳胶成分对昆虫行为的特异性影响，以及气候变化对这类精密互作网络的潜在干扰。