《Journal of Molluscan Studies》:Does slime facilitate invasion? Differences in exploratory behaviour to slime cues in native Tanychlamys indica and invasive Lissachatina fulica
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摘要:陆生腹足类(terrestrial gastropods)在生态系统中扮演关键角色,然而许多物种已成为高影响入侵者,对生物多样性、农业和人类健康造成重大后果。尽管其生态效应已被充分记录,但这些入侵物种所采用的行为策略仍相对未被充分探索。鉴于其感觉模态有限
摘要:陆生腹足类(terrestrial gastropods)在生态系统中扮演关键角色,然而许多物种已成为高影响入侵者,对生物多样性、农业和人类健康造成重大后果。尽管其生态效应已被充分记录,但这些入侵物种所采用的行为策略仍相对未被充分探索。鉴于其感觉模态有限,通过黏液介导的化学通讯是腹足类行为生态学的核心。本研究调查了入侵性非洲大蜗牛(Lissachatina fulica)和原生角尾蜗牛(Tanychlamys indica)在开放区域的探索行为,两者均采集自同域栖息地,并在受控实验室条件下观察。每个物种的幼体和成体个体均暴露于同种(homospecific)和异种(heterospecific)黏液线索。结果揭示了对比鲜明的种间反应:T. indica在异种黏液存在时,在整个生活史阶段均表现出探索受抑,提示潜在的空间位移和活动减少。相比之下,成年L. fulica在遇到异种黏液时表现出增强的探索活动,与促进作用一致,而幼体对同种和异种化学线索均表现出最低敏感性。原生与入侵腹足类之间对黏液携带化学线索的不对称反应可能驱动对T. indica的竞争性排斥,通过食物网级联破坏捕食者-猎物动态并威胁生态系统功能;而入侵性L. fulica对原生线索反应增强的探索行为,凸显了利用合成黏液模拟诱饵将蜗牛从作物上转移或将其诱集于含毒饵陷阱的机会。最终,这种黏液中的化学对话不仅引导腹足类行为,而且可能无声地决定了生物入侵的结果。
该研究发表于《Journal of Molluscan Studies》。陆生腹足类(terrestrial gastropods)在生态系统中承担分解、授粉、营养循环等关键功能,但许多物种已成为高影响入侵者,造成严重的经济与生态损失。以往研究多聚焦于其生态影响,而对入侵物种的行为策略,特别是化学通讯在入侵成功中的作用,关注相对不足。化学通讯(chemical communication)是腹足类行为生态的核心机制,黏液(slime)作为移动时分泌的化学信息载体,可传递物种身份、生理状态和繁殖准备等信息。已有来自水生环境的证据表明,入侵螺类可释放化学线索抑制原生种活动,但在陆生螺类中相关比较研究尚属空白。本研究以同域共存的原生角尾蜗牛(Tanychlamys indica)和入侵非洲大蜗牛(Lissachatina fulica)为对象,系统比较了不同生活阶段个体在旷场中对同种和异种黏液线索的探索行为反应,旨在检验化学通讯是否通过调节探索行为介导入侵成功与原生种抑制。
研究人员从印度喀拉拉邦Thrissur区Irinjalakuda农业田(10.35571°E, 76.209183°N)手工采集两种蜗牛。行为实验共使用300只个体,其中L. fulica和T. indica各150只,每种均含幼体与成体各75只;另额外采集T. indica 120只、L. fulica 62只仅用于收集黏液。实验采用旷场试验(open-field assay),T. indica在50 × 50 × 10 cm旷场中测试,L. fulica在100 × 100 × 20 cm旷场中测试,旷场均划分网格并设置嵌套区域。处理分为同种黏液(homospecific slime,HOM)、异种黏液(heterospecific slime,HET)和蒸馏水对照(control,CON),将新鲜收集的10% w/v黏液溶液均匀涂抹于旷场表面,每只个体仅测试一次,日落后进行15分钟自由探索。视频记录后量化首次进入第一区潜伏期、总移动距离、移动速度、穿越网格数、活动时间、最远到达区域等参数,并使用BORIS和AnimalTA进行分析,采用ANOVA或Kruskal-Wallis检验及相应事后比较。
Behavioural responses of juvenile Tanychlamys indica to slime treatments(幼体T. indica对黏液处理的行为反应):通过比较三种处理下幼体的探索参数,发现异种黏液显著延长了进入第一区的潜伏期,减少了总移动距离、穿越网格数和活动时间,并降低了移动速度和最远到达区域;同种黏液与对照无显著差异。这表明幼体T. indica对异种黏液表现出强烈的探索抑制行为,而对同种线索反应中性。
Behavioural responses of adult T. indica to slime treatments(成体T. indica对黏液处理的行为反应):成体T. indica在异种黏液和同种黏液下均表现出总移动距离和穿越网格数减少,潜伏期延长,但仅异种黏液显著降低了活动时间。这表明成体对同种和异种化学线索均呈现一定风险规避型活动下降,而异种效应更为明显。
Behavioural responses of juvenile Lissachatina fulica to slime treatments(幼体L. fulica对黏液处理的行为反应):幼体L. fulica在所有测量参数上对三种处理均无显著差异,说明幼体对同种或异种黏液线索均不敏感,其活动模式呈时间依赖性而非处理特异性。
Behavioural responses of adult L. fulica to slime treatments(成体L. fulica对黏液处理的行为反应):成体L. fulica在异种黏液处理下总移动距离和移动速度显著高于对照,穿越网格数在异种和同种黏液下均增加,而潜伏期和最远到达区域无显著差异。这表明成体L. fulica在异种线索下探索行为增强,同种线索也有一定促进作用,呈机会主义响应。
讨论部分指出,原生T. indica对入侵者L. fulica的黏液线索表现出活动抑制,可能导致空间位移和竞争排斥;而成体L. fulica被原生线索刺激而增强探索,反映其利用化学信息作为资源或聚集信号的生态策略。这种不对称化学敏感性可能通过食物网级联影响捕食者-猎物关系,并强化入侵者的生态优势。研究还强调,合成黏液模拟物可发展用于将入侵螺类从作物上转移或诱集至陷阱的生物安全工具。研究结论可翻译为:总体而言,这项工作为理解化学通讯如何促使陆生腹足类入侵成功和抑制原生种提供了基础;未来研究应分析黏液组成并开展野外验证,以进一步阐明化学通讯在入侵成功和原生抑制中的机制与生态作用。