廣州地區(qū)蟻類對外來物種紅耳龜人工巢的捕食作用

葛 研 魏玉峰 段好冉 龔世平

(廣東省生物資源應(yīng)用研究所，廣東省動物保護與資源利用重點實驗室，廣東省野生動物保護與利用公共實驗室，廣州，510260)

巢捕食(nest predation)是指卵或未離巢的幼體被其他動物捕食的現(xiàn)象，是造成爬行類(Reptilia)、鳥類(Aves)等動物繁殖失敗和早期死亡的重要因素之一[1-2]。龜類屬于卵生爬行類動物，且無護巢行為，巢中的卵或幼體易被蟻類等其他動物捕食，影響繁殖成效[3-4]。對于外來入侵龜類而言，入侵地捕食者(天敵)對其繁殖巢的捕食作用有助于抵御和控制外來龜類入侵。紅耳龜(Trachemysscriptaelegans)是全球100種最具威脅的入侵物種之一[5]，該種原產(chǎn)美國和墨西哥，已被引入到歐洲、非洲、亞洲，以及美洲原產(chǎn)地以外的其他地區(qū)[6]，并在許多國家和地區(qū)成功入侵[7-8]。目前，紅耳龜已在中國野外環(huán)境普遍存在[9]，并被發(fā)現(xiàn)可在華南地區(qū)野外環(huán)境中成功繁殖[10-12]，該種不僅與中國本土物種爭奪生存資源[13]，而且還攜帶高致病性的沙門氏菌(Salmonella)，威脅人類健康[14-15]。在紅耳龜原產(chǎn)地，一些爬行類、獸類(Mammalia)、鳥類等動物為其天敵[16-17]，其巢中的卵或幼體經(jīng)常被臭鼬(Mephitismephitis)、浣熊(Procyonlotor)及蟻類等天敵捕食[18]。在中國廣東和海南地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，紅耳龜巢經(jīng)常被小型獸類、蛇類和蟻類等動物捕食，其中蟻類對紅耳龜巢的捕食率達20%—66.7%[10-12，19]，這表明蟻類在抵御紅耳龜入侵方面具有重要作用。本研究選擇紅耳龜潛在生態(tài)危害較嚴重的廣州地區(qū)，開展了蟻類對紅耳龜人工巢捕食作用研究，以期為紅耳龜入侵風(fēng)險評估以及有關(guān)生物防控技術(shù)研發(fā)提供參考依據(jù)。

1 研究樣區(qū)環(huán)境概況

基于前期對紅耳龜在廣州地區(qū)的分布調(diào)查，選擇3個不同環(huán)境類型的野外研究樣區(qū)(圖1)，包括黃婆洞水庫(113°18′E，23°11′N)、小坑水庫(113°28′E，23°36′N)和民政林場(113°28′E，23°40′N)。黃婆洞水庫位于廣州白云山風(fēng)景區(qū)，水庫周邊的植被以次生植被為主，輔以人工植被，該區(qū)域游客活動較多，存在紅耳龜放生活動。小坑水庫位于廣州從化區(qū)的農(nóng)業(yè)區(qū)，周邊為果園和人工經(jīng)濟林，水庫中有漁業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)活動，也存在紅耳龜放生活動。民政林場屬于天然林保護區(qū)，山溪周邊的次生林植被較完整，人為干擾較小，該區(qū)域暫未發(fā)現(xiàn)紅耳龜放生活動。選擇以上3種不同的環(huán)境類型作為研究地點，有助于了解不同環(huán)境中蟻類種類的差異及其對紅耳龜巢捕食的作用，探討不同環(huán)境類型中蟻類抵御紅耳龜入侵作用的大小。

圖1 野外研究樣區(qū)的地理位置示意圖Fig.1 Distribution of the three field study sites(black dots)in Guangzhou，China

2 材料與方法

2.1 研究材料

于2017年7月從廣東佛山市龜類養(yǎng)殖場購買紅耳龜受精卵，卵均產(chǎn)自7 d之內(nèi)。運輸過程中將卵平放埋入鋪有潮濕蛭石(蛭石與水的比例為1∶1)的塑料箱內(nèi)，蛭石層厚度約8 cm，龜卵放置于蛭石層的中部，以減少運輸過程對卵的不良影響。

2.2 研究方法

2.2.1 紅耳龜人工巢的營造

龜類巢捕食研究通常分為對野外自然巢的研究和對人工巢的研究。由于許多龜類野外巢非常隱蔽，發(fā)現(xiàn)難度極大，而人工巢操作簡便、可控性強，因而廣泛用于龜類巢捕食研究[2，20-21]。本研究采用紅耳龜人工巢來研究蟻類對巢捕食的作用。2017年7月中旬，在3個研究樣區(qū)分別設(shè)置20個紅耳龜人工巢，相鄰巢的距離大于10 m。根據(jù)紅耳龜巢址環(huán)境選擇特點[11-12]，在距水源5—10 m，植被蓋度較大(70%—90%)的位置選擇巢址。根據(jù)紅耳龜巢的結(jié)構(gòu)特點[10，12]，挖15—20 cm深，直徑10—15 cm的人工巢，每巢放置6枚受精卵，用挖出的松軟土壤回填覆蓋龜卵。為了防止孵出的幼龜逃逸到野外，同時也能方便觀察蟻類對龜卵及新孵出幼龜?shù)牟妒城闆r，本研究采用了兩種防逃措施。在黃婆洞水庫采用細軟塑料網(wǎng)袋防逃法，將龜卵裝入細軟的塑料網(wǎng)袋內(nèi)，然后將網(wǎng)袋埋入巢內(nèi)；在小坑水庫和民政林場，采用硬質(zhì)塑料網(wǎng)覆蓋防逃法，將塑料網(wǎng)(規(guī)格：0.5 m × 0.5 m，網(wǎng)孔呈菱形，孔徑0.8 cm)覆蓋在巢上方，網(wǎng)的四周邊緣10 cm寬范圍用泥土覆蓋。

2.2.2 龜巢觀察與幼龜收集

紅耳龜人工巢營造好以后，每隔5—7 d觀察1次，避開陰雨天，直至紅耳龜卵孵化結(jié)束或全部被捕食。每次觀察時挖開龜巢上面覆蓋的土壤，檢查龜卵被捕食情況，檢查完畢后將龜巢恢復(fù)原狀。實驗結(jié)束后收回所有成功孵化的紅耳龜幼體，防止其逃逸到野外。

2.2.3 蟻類采樣與鑒定

每次野外龜巢檢查時，對捕食龜卵或幼龜?shù)南侇悢?shù)量進行粗略估計，每種蟻采集標本10只以上，置于裝有85%乙醇的1.5 mL采樣管中保存，以備鑒定。本研究的蟻類標本由我國知名的蟻類分類專家廣西師范大學(xué)周善義教授進行形態(tài)學(xué)分類鑒定。蟻種鑒定主要參照《廣西螞蟻》[22]和《中國螞蟻》[23]。

2.2.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行分析。采用卡方(χ2)檢驗比較3個樣區(qū)之間巢捕食率的差異及不同蟻種對巢捕食率的差異，顯著性水平設(shè)置為0.05，極顯著性水平設(shè)置為0.01。

3 研究結(jié)果

3.1 紅耳龜人工巢的被捕食情況

野外觀察發(fā)現(xiàn)所有人工巢均遭到蟻類不同程度的捕食，其中黃婆洞水庫樣區(qū)有19個巢(占該樣區(qū)巢數(shù)的95%)被完全捕食，民政林場樣區(qū)有18個(占該樣區(qū)巢數(shù)的90%)巢被完全捕食，小坑水庫樣區(qū)有17個巢(占該樣區(qū)巢數(shù)的85%)被完全捕食。以完全被捕食的巢計算，3個研究樣區(qū)的巢捕食率無顯著差異(χ2=1.111，P>0.05)。在3個研究樣區(qū)共有6個巢未被完全捕食，共孵化出9只幼龜，其中黃婆洞水庫樣區(qū)孵化出1只，民政林場和小坑水庫樣區(qū)各孵化出4只。

3.2 各樣區(qū)捕食紅耳龜人工巢的蟻種與數(shù)量

在3個研究樣區(qū)共發(fā)現(xiàn)14種蟻類對紅耳龜人工巢具有捕食作用(表1)，其中黃婆洞水庫樣區(qū)6種，分別為全異巨首蟻(Pheidologetondiversus)、聚紋雙刺猛蟻(Diacammarugosum)、費氏盤腹蟻(Aphaenogasterfeae)、中華短猛蟻(Brachyponerachinensis)、橫紋齒猛蟻(Odontoponeratransversa)、爪哇中猛蟻(Mesoponerajavana)；小坑水庫樣區(qū)5種，分別為全異巨首蟻、某種大頭蟻(Pheidolesp.)、雙齒多刺蟻(Polyrhachisdives)、知本火蟻(Solenopsistipuna)、平和弓背蟻(Camponotusmitis)；民政林場樣區(qū)10種，分別為全異巨首蟻、爪哇中猛蟻、中華短猛蟻、黑頭酸臭蟻(Tapinomamelanocephalum)、蓬萊大齒猛蟻(Odontomachusformosae)、橫紋齒猛蟻、費氏盤腹蟻、近緣巨首蟻(Pheidologetonaffinis)、聚紋雙刺猛蟻、夏氏尼氏蟻(Nylanderiasharpii)。其中，全異巨首蟻在各樣區(qū)均有發(fā)現(xiàn)，有5個蟻種在黃婆洞水庫樣區(qū)和民政林場樣區(qū)均有發(fā)現(xiàn)，有8個蟻種只在小坑水庫和民政林場樣區(qū)發(fā)現(xiàn)(表1)。從個體數(shù)量看，全異巨首蟻、某種大頭蟻、中華短猛蟻、黑頭酸臭蟻、近緣巨首蟻、知本火蟻數(shù)量豐富，費氏盤腹蟻、雙齒多刺蟻、夏氏尼氏蟻數(shù)量中等，其他蟻種個體數(shù)量較少(表1)。

表1 研究樣區(qū)捕食紅耳龜人工巢的蟻種、數(shù)量等級、分布及捕食龜巢的數(shù)量

Tab.1 Species，number of individuals，distribution of ants preyed upon artificial nests of Trachemys scripta elegans，and the number of artificial nests preyed upon by each ant species in the three field study sites in Guangzhou，China

注：數(shù)量等級：+.稀少(0—50只)，++.中等(51—100只)，+++.豐富(大于100只)；分布樣區(qū)：Ⅰ.黃婆洞水庫，Ⅱ.小坑水庫，Ⅲ.民政林場；a.蟻種編號按照各個種捕食紅耳龜人工巢的數(shù)量從大到小順序排列

Notes：No.of individuals：+.Rare(0-50 individuals)，++.Common(51-100 individuals)，+++.Rich(over 100 individuals).Distribution sites：Ⅰ.Huangpodong Reservoir，Ⅱ.Xiaokeng Reservoir，Ⅲ.Minzheng Forest Farm.a.Ant species codes：according to the order of the number of turtle nests preyed upon by each ant species from large to small

3.3 各蟻種對紅耳龜人工巢的捕食作用

對紅耳龜人工巢捕食數(shù)量的大小反映了各蟻種捕食作用的大小。按照14個蟻種對紅耳龜人工巢的捕食數(shù)量從大到小的順序排列，依次為全異巨首蟻、某種大頭蟻、中華短猛蟻、爪哇中猛蟻、費氏盤腹蟻、橫紋齒猛蟻、聚紋雙刺猛蟻、黑頭酸臭蟻、雙齒多刺蟻、蓬萊大齒猛蟻、近緣巨首蟻、知本火蟻、平和弓背蟻和夏氏尼氏蟻(表1)。不同蟻種對紅耳龜人工巢的捕食率存在極顯著差異(χ2=216.544，P<0.01)，其中全異巨首蟻對紅耳龜人工巢的捕食作用最強，總體巢捕食率達66.7%；中華短猛蟻、某種大頭蟻、爪哇中猛蟻、費氏盤腹蟻等對龜巢的捕食作用較強，總體巢捕食率分別達到或超過10%，其余蟻種對紅耳龜人工巢的捕食作用相對較小(表1)。各蟻種在3個研究樣區(qū)中對紅耳龜人工巢的捕食作用存在明顯差異(圖2)，例如全異巨首蟻在黃婆洞水庫、小坑水庫和民政林場3個樣區(qū)的巢捕食率分別為95%、60%和45%。

圖2 各蟻種在3個研究樣區(qū)對紅耳龜人工巢的捕食數(shù)量(橫坐標的數(shù)字為蟻種編號，見表1)Fig.2 The number of turtle nests preyed upon by each ant species in the three field study sites in Guangzhou，China.(The numbers in abscissa represent the ant species codes，see Tab.1)

4 討論

龜類巢的捕食者包括多種動物類群，如蟻類、爬行類、嚙齒類及食肉類動物等[16-17，19，21，24]。蟻類因其種類繁多、數(shù)量大、分布廣，對龜類巢的捕食危害較大，如紅火蟻(Solenopsisinvicta)[3，25]、熱帶火蟻(Solenopsisgeminata)[4]等是龜類巢的常見捕食者。Allen 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，紅火蟻不能破壞納氏偽龜(Pseudemysnelsoni)的卵，但可以捕食破殼后的幼體，導(dǎo)致70%的初生幼體被捕食。Dziadzio 等[3]對哥法地鼠龜(Gopheruspolyphemus)的研究中也發(fā)現(xiàn)紅火蟻無法破壞卵殼，但可以捕食破殼后的幼體，導(dǎo)致50%的幼體被捕食。納氏偽龜和哥法地鼠龜?shù)穆褜儆谟矚ぢ?，卵殼相對堅硬，而紅耳龜?shù)穆褮檩^柔軟的革質(zhì)，相對容易被蟻類咬破。本研究發(fā)現(xiàn)，在實驗開始初期(前15 d 內(nèi))當紅耳龜卵尚處于孵化階段時，全異巨首蟻、中華短猛蟻等多個蟻種已開始破壞卵殼捕食龜卵，說明紅耳龜卵殼無法有效抵御研究地區(qū)蟻類捕食。周鵬[10]在廣東古田省級自然保護區(qū)對紅耳龜人工巢的野外研究發(fā)現(xiàn)，有大頭蟻屬、巨首蟻屬等7種蟻類捕食紅耳龜巢，完好無損的紅耳龜卵和初破殼的幼體均可被蟻類捕食。

在不同地區(qū)、不同類型的環(huán)境中的紅耳龜巢捕食者的種類存在差異，對龜巢的捕食率也有所不同。在廣東古田省級自然保護區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)紅耳龜人工巢的主要捕食者為蟻類，野外實驗觀察的84枚紅耳龜卵中有56枚被蟻類捕食，巢捕食率為66.7%，另外嚙齒類動物也捕食龜卵和幼體[10]。在海南萬泉河流域?qū)t耳龜自然巢被捕食情況觀察發(fā)現(xiàn)，臺灣小頭蛇(Oligodonformosanus)、雙齒多刺蟻和印大頭蟻(Pheidoleindica)是主要巢捕食者，99枚卵中有33枚被捕食，捕食率為33.3%[11]。在海南南渡江流域?qū)t耳龜自然繁殖巢研究發(fā)現(xiàn)，5個巢中有1個巢被印大頭蟻部分破壞，破壞率為20%，其余巢未被破壞[12]。在海南吊羅山國家級自然保護區(qū)利用紅耳龜卵替代黃額閉殼龜(Cuoragalbinifrons)卵進行的人工巢被捕食研究發(fā)現(xiàn)：66.7%的巢被捕食，其中51.30%的巢被小型獸類(針毛鼠Niviventerfulvescens和樹鼩Tupaiabelangeri)捕食，28.8%的巢被蟻類捕食，但未對蟻種進行分類介紹；次生林和原生林的人工巢被捕食率均為62.5%，人工林中的被捕食率為72.5%，人工林的捕食率與次生林和原生林的差異不顯著[19]。在本研究中，3個不同環(huán)境類型的研究樣區(qū)中蟻類對紅耳龜人工巢的捕食率均達80%以上，顯著高于上述其他研究地區(qū)[10-12，19]。除了蟻類捕食者外，在小坑水庫發(fā)現(xiàn)1例嚙齒類動物(針毛鼠)捕食紅耳龜人工巢，在黃婆洞水庫樣區(qū)發(fā)現(xiàn)2例臺灣小頭蛇捕食紅耳龜人工巢。有趣的是，其中1條臺灣小頭蛇在捕食紅耳龜卵時，被進入人工巢的全異巨首蟻捕殺。

龜類自然巢往往野外很難尋找，研究難度極大，人工巢相對容易操作，可以根據(jù)研究需要進行條件控制，因而被廣泛用于龜類巢捕食研究[2，19-21]。但是人工巢也存在一些不足，一方面人工巢可能不能夠真實地模擬自然巢的某些條件，另一方面人工巢可能會由于人為留下的氣味線索而招引天敵，從而增加了巢的被捕食風(fēng)險[26]。與自然巢被捕食率相比，紅耳龜人工巢具有更高的被捕食率。例如，海南南渡江和萬泉河地區(qū)紅耳龜自然巢被捕食率分別為20%[12]和33.3%[11]，而廣東古田省級自然保護區(qū)的紅耳龜人工巢被捕食率為66.7%[10]，本研究發(fā)現(xiàn)廣州地區(qū)紅耳龜人工巢被捕食率達85%以上?？梢姡t耳龜人工巢被捕食率通常高出自然巢被捕食率的1—3倍。不同地區(qū)的紅耳龜人工巢與自然巢的被捕食率存在顯著差異，這種差異可能是由于不同地區(qū)天敵差異以及人工巢與自然巢之間存在的差異共同所導(dǎo)致，這一問題有待在同一區(qū)域做進一步深入的對比研究。

本研究發(fā)現(xiàn)，3個樣區(qū)中捕食紅耳龜巢的蟻種差異明顯，其中黃婆洞水庫樣區(qū)6種，小坑水庫樣區(qū)5種，民政林場樣區(qū)10種，各個樣區(qū)的天敵蟻種存在重疊，但也有差異。從環(huán)境特點看，民政林場樣區(qū)屬于天然林保護區(qū)，自然環(huán)境受外界干擾相對較小，天敵蟻種最多；黃婆洞水庫樣區(qū)位于風(fēng)景區(qū)，小坑水庫樣區(qū)位于農(nóng)業(yè)區(qū)，這兩個樣區(qū)人為干擾大，天敵蟻種相對較少。但從蟻類對紅耳龜人工巢的捕食率來看，3個研究樣區(qū)并無顯著差異，這可能是因為蟻類數(shù)量眾多，即使少數(shù)幾個種類也可以達到相對高的捕食率。

從捕食紅耳龜巢的蟻種來看，大頭蟻屬、巨首蟻屬、短猛蟻屬、盤腹蟻屬、齒猛蟻屬、雙刺猛蟻屬、酸臭蟻屬、多刺蟻屬、火蟻屬、弓背蟻屬、尼氏蟻屬的有關(guān)種類均捕食紅耳龜巢。從各蟻種對紅耳龜人工巢的捕食數(shù)量來判斷，不同蟻種的捕食作用大小差異顯著，其中全異巨首蟻的捕食作用最強(捕食率66.7%)，某種大頭蟻、中華短猛蟻、爪哇中猛蟻、費氏盤腹蟻、捕食作用中等(捕食率均達到或超過10%)，橫紋齒猛蟻、聚紋雙刺猛蟻、黑頭酸臭蟻、雙齒多刺蟻、蓬萊大齒猛蟻、近緣巨首蟻、知本火蟻、平和弓背蟻和夏氏尼氏蟻捕食作用較弱(捕食率小于10%)。野外觀察發(fā)現(xiàn)大多數(shù)龜巢往往同時被2種以上的蟻類捕食，可能是由于其中一種蟻首先破壞龜卵后，龜卵的腥味進一步吸引了其他蟻種的捕食。周鵬[10]研究發(fā)現(xiàn)，完好無損的紅耳龜卵也會遭到蟻類的破壞，而破損的紅耳龜卵會更快地吸引更多的蟻類，導(dǎo)致其附近完好的紅耳龜卵遭到捕食。蟻類除了捕食紅耳龜卵外，還會捕食初破殼的幼龜，本研究的3個樣區(qū)中共孵化出9只幼龜，但僅2只存活，其他7只幼體均被蟻類捕食，在廣東古田省級自然保護區(qū)的研究中也發(fā)現(xiàn)未能及時爬出巢進入水中的初生幼龜被蟻類捕食的現(xiàn)象[10]。

本研究表明，廣州地區(qū)蟻類對紅耳龜人工巢的捕食作用較其他動物類群更強，推測蟻類對紅耳龜?shù)娜肭志哂休^好的抵御作用。巨首蟻屬、大頭蟻屬的有關(guān)物種在紅耳龜生物防治中具有潛在的利用價值，但其對紅耳龜自然巢的捕食作用以及其他生物和自然環(huán)境的安全性問題仍有待進一步研究。

致謝：廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院周善義教授幫助鑒定蟻類標本，廣東省生物資源應(yīng)用研究所楊江波、蓬友紅參加野外工作和樣品采集，董以協(xié)助制作地圖，在此一并表示感謝！