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长颚斗蟋具有明显的翅二型现象,即一部分若虫羽化后拥有发达的后翅,被称为长翅型个体,而另一部分若虫羽化后仅具有己明显退化的残翅,被称为短翅型个体。本文比较了长颚斗蟋不同翅型成虫体重、头幅、后足腿节长、前翅及后翅长,结果表明其短翅型成虫除翅已明显退化外,与长翅型成虫并无其他形态差异。
为探究环境因素与长颚斗蟋翅型分化的关系,本文就光周期、温度及密度对其翅型分化的影响进行了研究。结果表明,短光周期会抑制其长翅型的形成,而LD16:8 h的长光周期则促进长翅个体的分化,但非自然条件的长光周期及全明或全暗条件与上述结论并不一致。变化光周期亦会影响其翅型分化,而随着改变光周期的时间及方向的不同,影响作用亦不相同。在孵化后第20 d及40 d经历光周期的趋长变化会促进其长翅化;而在孵化后第20 d经历光周期的趋短变化则会抑制其长翅化,第30 d转移却有促进作用。此外,低温(20℃)条件诱导长颚斗蟋短翅化,高温(25℃,30℃)则促进长翅型的分化。对光周期和温度的实验结果说明长颚斗蟋的翅型分化可能是适应季节变化的结果,长光周期及高温的夏季诱导其往长翅型分化,而短光周期及低温的秋季则诱导其往短翅型分化,但是其翅型分化的光周期反应模式较为复杂。
种群密度对长颚斗蟋的翅型分化亦具有重要调控作用。单独饲养时,LD12:12 h与LD16:8 h条件下的若虫均羽化为短翅型成虫,当密度增加至2或5头/容器时,成虫的长翅率均明显增加,说明高密度亦是长翅型个体出现的重要诱因。然而,在LD12:12 h的短光周期条件下,不同密度处理组之间差异并不显著,这说明密度的调控同时受光周期的影响。
飞行-繁殖权衡(trade-off)假说认为,长翅型个体侧重于对飞行的投资,而短翅型个体则在繁殖方面获得更大的适合度,表现为提前繁殖以及繁殖能力得到提高。
为验证上述假说,本文调查了不同翅型雌成虫飞行肌和卵巢的发育模式,及其产卵动态变化。结果表明,羽化当日长翅型、短翅型雌成虫飞行肌分别占总体重的13%和6%,长翅型雌成虫飞行肌明显要比短翅型发达;并且长翅型个体在羽化后飞行肌快速发育,至第8 d重量增加了48.9%,而短翅型个体的飞行肌重量并未有显著的增加。卵巢的发育情况则与飞行肌相反,羽化当日不同翅型雌成虫卵巢重量并无差异,而羽化后,短翅型卵巢发育速度显著高于长翅型。对长翅型和短翅型雌成虫产卵动态的检测发现,短翅型雌成虫产卵前期为12.8±4.8 d,而长翅型雌成虫产卵前期达16.9±5.1 d,显著长于短翅型。长、短翅型的总产卵量分别为504.7±278.8粒和790.6±401.9粒,短翅型的总产卵量亦显著高于长翅型。因此,短翅型雌成虫比长翅型要提前繁殖,并且总产卵能力亦高于长翅型。上述结果说明雌性长颚斗蟋存在飞行--繁殖权衡(trade off),长翅型个体将资源优先投资于飞行肌的发育和维持,短翅型个体则将资源优先投资于发育卵巢及产卵。
为验证雄性是否也存在飞行.繁殖权衡(trade-off),本研究调查了长翅型和短翅型雄成虫飞行肌、精巢和附腺的发育模式,并检测了不同翅型雄成虫交配产生的精包大小的差异。结果表明,羽化当日长翅型雄成虫飞行肌显著重于短翅型,且羽化后快速发育,而短翅型飞行肌重量变化明显小于长翅型;尽管长翅型、短翅型精巢发育并无差异,但是,短翅型雄成虫附腺的发育速率显著高于长翅型。对羽化后3、5、7、9 d不同翅型雄成虫交配时形成精包大小的检测发现,短翅型雄成虫所产生的精包显著大于长翅型,且精包重量与年龄亦有正相关性。
观察发现雄性长颚斗蟋存在多次交配现象,因此,对羽化后9 d的长翅型及短翅型雄成虫在24 h内的交配频度及精包大小进行了调查,进一步比较了不同翅型雄性交配和授精能力的差异。结果表明,短翅型雄成虫平均交配次数为9.6±1.7次,而长翅型雄成虫的平均交配次数为7.9±1.3次,显著少于短翅型;长翅型每次交配产生的精包重量均小于短翅型,长翅型和短翅型雄成虫精包总重量分别为3.0±0.7 mg和4.2±0.9 mg,后者明显大于前者。因此,飞行-繁殖权衡亦存在于雄性长颚斗蟋,长翅型个体将资源优先投资发育和维持飞行肌,而短翅型则将资源优先投入发育附腺及增加繁殖输出。
因此,不管是雌成虫还是雄成虫,长颚斗蟋均存在飞行-繁殖权衡,长翅型飞行能力的获得是以繁殖能力的降低为代价。