2016年1月16日 星期六

惡劣環境假說(the harsh environment hypothesis)

內容:
惡劣環境[1]與蟲癭物種豐富度呈負相關

[1]惡劣環境有:乾燥、貧瘠土讓、熱帶雨林的樹冠層

背景:
象鼻蟲(Curculio caryae)存活率與濕度呈負相關(Shapiro-Ilan et al. 2006)

某些昆蟲在乾燥的環境下存活率比較高,那造癭昆蟲是否在乾燥的環境下存活率也有較高的趨勢?如果有,蟲癭物種豐富度是否也在乾燥的環境下較高?


接受度:中
1. Cuevas-Reyes et al.(2003)
地點:墨西哥 拉岡多納 查胡爾生物站(16–178 N; 908309 W)
方法:在這340000公頃的土地裡,選出7個不同植被、土壤、地形(圖一),但雨量相似的地方。每個地方劃設1005m*10m的網格,隨機選取15個區域並採集樹高0-3m範圍的蟲癭,將蟲癭與植物分開並記錄其形態。



圖一

實驗結果:
比較樣本區土壤中的磷、氮、有機質含量,最後得出在磷含量較低的地區有較高的蟲癭物種豐富度。

2. Juliao et al.(2014)
地點:巴西亞馬遜(Amazonia)的三個雨林(terra firme forest, varzea forest & igapo forest)
方法:每一個樣本區劃分為5m*20m,樣本區選擇條件為此區域裡沒有其它區域樹木的影子。
實驗結果:亞馬遜樹冠層即便海拔較高,使得天敵相對陸地較少,但其溫度和太陽輻射對葉子有較高的致死率。



3. Lara et al.(2002)
地點:巴西Serra do Cipó National Park
平均年雨量:1600mm
實驗結果:造癭昆蟲豐富度在濕度較低的環境比濕度適中的環境來得高。

4. Fernandes & Price, (1998)
地點:巴西Lagoa Santa和Serra do Cipó
氣候:這兩個區域在3-4月都有旱季,雨季則分布在7-8月,差別在於Lagoa Santa的土壤為紅土,而Serra do Cipó為灰化土,且較淺。
方法:在此兩區域從海拔800-1500公尺,每100公尺即設立一個實驗地點,共8個。而每個實驗地點再分別找乾燥(遠離水源)和潮濕地區各3個比較其蟲癭豐富度,最後將統計的結果帶入公式[2]運算。

[2]蟲癭物種(S)代入 log10 (S + 1)
結果:指出除了濕度會影響到蟲癭豐富度外,還有存活在植物內的病原體,例如真菌。真菌和植物的死亡率密切相關,因此在濕度較低的環境下,大部分真菌較無法生存,自然也較無法影響到植物的生長情形,並間接影響到蟲癭物種豐富度。此外,還有植物的超敏反應(hypersensity),它是一種快速且高度局部化的反應,誘發原因主要為病原體的入侵,目的為將病原體的生長控制在一定範圍,避免它擴散。
因此,雖然最後實驗得出蟲癭豐富度在較乾燥的地方比在濕度適中的地方高,但仍有一些未知因素影響著蟲癭豐富度。


可行性:高
因為北壽山和南壽山濕度不同,北壽山較潮濕,而南壽山較乾燥。我們去北壽山,發現北壽山那邊榕樹氣根比南壽山這邊發達許多,再來還有發現北壽山的蕨類分佈比南壽山還要廣還要多,最後我們也有找到南北壽山的水系分佈圖,從圖中可以發現北壽山的水系確實比南壽山多且長。因此我們間接判斷北壽山是屬於較潮濕,而南壽山是屬於較乾燥。而藉由兩種不同濕度的環境下,比較特定物種的蟲癭物種豐富度是我們的目標。
壽山的水系分佈圖

引用文獻
1. Cuevas-Reyes, C.S., Martínez-Ramos, M. & Oyama, K. 2003. Species richness of gall-forming insects in a tropical rain forest: Correlations with plant diversity and soil fertility. Biodivers. Conserv. 12: 411-422.
2. Fernandes, G.W. & Price, P.W. 1988. Biogeographical gradients in galling species richness: tests of hypotheses. Oecologia 76: 161-167.
3. Juliao, G.R., Venticinque, E.M., Fernandes, G.W. & Price, P.W.  2014. Unexpected high diversity of gallinginsects in the Amazonian Upper Canopy: the Savanna out there. PLoS One. 
4. Lara, A.C.F., Fernandes, G.W. & Gonçalves-Alvim, S.J. 2002. Tests of hypotheses on patterns of gall distribution along an altitudinal gradient. Tropical Zoology 15: 219-232.
5. Moreira, R.G., G.W. Fernandes, E.D. Almada, & J.C. Santos. 2007. Galling insects as bioindicators of land restoration in an a´rea of Brazilian Atlantic Forest. Lundiana 8: 107-112.
6. Shapiro-Ilan, D.I., Cottrell, T.E., Brown, I., Gardner, W.A.,  Hubbard, R.K. & Wood, B.W. 2006. Effect of soil moisture and a surfactant on entomopathogenic nematode suppression of the pecan weevil, Curculio caryae. J. Nematol. 38: 474-482.

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