金龟子(通常指鞘翅目金龟总科下的昆虫)的食性非常多样化,不同物种在幼虫期和成虫期对植物和腐殖质的选择偏好存在显著差异。这种差异是它们适应不同生态位、在生态系统中扮演不同角色的关键。以下是关于金龟子食性研究的概述,重点关注不同物种对植物和腐殖质的选择偏好:
一、 金龟子食性的主要类型
植食性:
- 取食部位: 主要以植物的活体组织为食,包括叶片、花、果实、嫩芽、树液、花粉、花蜜等。
- 偏好差异:
- 叶食性: 许多丽金龟、花金龟成虫是典型的食叶者,偏好特定寄主植物的叶片(如蔷薇科、豆科、杨柳科等)。如铜绿丽金龟、日本金龟子。
- 花食性: 花金龟科成虫(如白星花金龟、小青花金龟)偏好取食花瓣、花粉、花蜜,常访花。部分种类对特定花型或气味有偏好。
- 果食性: 部分种类(如某些斑金龟、花金龟)会取食成熟或腐烂的果实。
- 树液食性: 部分犀金龟、锹甲(锹甲科常与金龟总科并列,有时广义上包含)会取食树液。
- 生态影响: 成虫常成为重要的农业、园艺害虫(尤其是叶食性和花食性),造成叶片缺刻、落花落果。
腐食性/粪食性:
- 取食物: 主要以动物粪便、腐殖质(土壤中分解的有机质)、腐烂的植物残体(枯枝落叶、朽木)、腐肉、真菌等为食。
- 偏好差异:
- 粪食性: 蜣螂科(粪金龟)是典型代表,高度特化于取食和分解动物粪便。不同种类对粪便类型(食草动物、食肉动物)、新鲜度、湿度有偏好。如神农洁蜣螂偏好牛粪。
- 腐殖质食性: 许多鳃金龟科、丽金龟科、花金龟科的幼虫(蛴螬)是典型的腐殖质消费者。它们生活在土壤中,取食富含有机质的腐殖质层、半分解的植物残体(根茬、落叶)。部分种类偏好特定腐殖质类型(如森林腐殖质、草原腐殖质)或不同分解阶段的物质。
- 腐木食性: 部分犀金龟、锹甲、黑蜣科的幼虫在朽木中生活,取食腐朽的木质纤维和其中的微生物。
- 生态影响: 对物质循环(尤其是碳、氮循环)至关重要。粪食性种类加速粪便分解,减少寄生虫滋生,改善土壤结构。腐食性幼虫(蛴螬)是重要的土壤分解者,但部分植食性种类的幼虫会取食植物根系,成为地下害虫。
杂食性:
- 许多金龟子并非严格的单一食性。例如:
- 部分花金龟成虫既访花取食花粉花蜜,也取食成熟果实或树液。
- 部分鳃金龟幼虫在腐殖质匮乏时,会取食活的植物根系(如大黑鳃金龟、暗黑鳃金龟),从腐食性转向植食性,成为重要害虫。
- 一些种类在食物短缺时会取食其他替代食物。
二、 影响选择偏好的关键因素
物种分类地位: 不同科、属、种具有固有的食性倾向(如蜣螂科几乎全为粪食性,花金龟科成虫多喜花)。
发育阶段:- 幼虫期: 绝大多数金龟子幼虫(蛴螬)生活在土壤或朽木中,主要取食腐殖质、朽木、腐根或活根(植食性种类)。食性相对单一,对基质类型(土壤类型、有机质含量、湿度)要求高。
- 成虫期: 食性更为多样化。植食性成虫取食地上部分植物器官;腐食性成虫(如蜣螂)寻找并处理粪便/腐殖质;部分成虫甚至不取食(如一些犀金龟)。
寄主植物/基质特性:- 化学信号: 挥发性有机物是吸引金龟子的关键。植食性种类被特定植物释放的绿叶挥发物、花香物质、果实成熟气味吸引(如日本金龟子对苯乙醛、丁香酚敏感)。腐食性种类被粪便、腐殖质、真菌释放的特殊气味(如吲哚、酚类、硫化物)吸引。不同物种对特定气味化合物组合有偏好。
- 营养含量: 植食性种类偏好营养丰富(如嫩叶、花蜜)或次生代谢物含量低的组织。腐食性种类偏好能量和营养(如氮)含量相对较高的基质(如新鲜粪便、特定分解阶段的腐殖质)。
- 物理特性: 叶片硬度、绒毛、蜡质;粪便/腐殖质的湿度、质地、颗粒大小等也会影响取食偏好。
环境因素:- 温度与湿度: 影响金龟子活动性、代谢速率以及食物基质的物理状态(如粪便干燥速度、腐殖质分解速率),间接影响偏好和选择。
- 光照与昼夜节律: 不同种类活动时间不同(昼行、夜行、晨昏行),影响其接触到的食物类型。
- 栖息地类型: 森林、草原、农田、林地边缘等不同生境提供的食物资源(植物种类、粪便来源、腐殖质类型)不同,导致该生境中金龟子群落的食性组成不同。
种间竞争: 当多种食性相近的金龟子共存时,可能存在资源竞争,导致食性分化或空间/时间上的生态位分离。
三、 研究方法与发现
野外观察与诱集:- 直接观察取食行为。
- 利用特定诱饵(如特定植物叶片、花、果实、不同动物的粪便、腐肉、发酵糖醋液、灯光)进行诱捕,分析捕获物种组成,推断偏好。
实验室选择/偏好测试:- 在受控环境(如嗅觉仪、Y型管)中,测试不同物种对多种植物气味、腐殖质气味、粪便气味的趋向性。
- 提供多种食物选择(如不同植物的叶片、不同分解阶段的腐殖质、不同类型的粪便),观察取食量和持续时间,量化偏好。
肠道内容物/稳定同位素分析:- 解剖检查幼虫或成虫肠道内的食物残渣。
- 分析组织中碳(δ¹³C)、氮(δ¹⁵N)等同位素比值,推断其在食物链中的位置和主要食物来源类型(C3/C4植物、腐殖质、粪便等)。
分子生物学方法:- 对肠道内容物或粪便进行DNA宏条形码分析,鉴定其中包含的植物、真菌、微生物种类,更精确地了解食谱。
主要发现:- 食性在科、属水平有较强的系统发育信号,但种内也存在适应不同环境的变异。
- 幼虫期食性(尤其是对腐殖质/根的偏好)是区分生态类型(分解者 vs 害虫)的关键。
- 挥发性化学信号是驱动成虫寻找和选择食物的最主要因素,不同物种对特定气味谱有高度特化的嗅觉受体。
- 许多被认为是植食性害虫的蛴螬(如鳃金龟),其幼虫在富含有机质的土壤中主要取食腐殖质,只有在腐殖质不足或特定条件下才严重危害作物根系。
- 腐食性种类(尤其是蜣螂)对粪便类型有高度偏好,这种偏好促进了生态位分化,减少了种间竞争。
四、 总结
金龟子的食性是一个高度多样化和特化的领域。不同物种在幼虫期和成虫期对植物(活体组织)和腐殖质(包括粪便、腐烂有机物)的选择偏好差异巨大,这主要受其系统发育背景、发育阶段、食物基质的化学和物理特性、以及环境因素的综合影响。植食性种类偏好特定植物的特定部位(叶、花、果),常成为害虫;腐食性/粪食性种类偏好特定分解阶段的粪便或腐殖质,是重要的分解者。研究这些偏好对于理解金龟子的生态功能(物质循环、害虫控制)、预测其种群动态、制定害虫管理策略(如利用诱捕、抗性品种、天敌)以及保护有益的分解者都具有极其重要的意义。化学通讯(嗅觉)在驱动食物选择行为中扮演着核心角色。