胸熊蜂亞屬Thoracobombus 3個(gè)種的形態(tài)比較

王哲哲,常志敏,2,3

(1.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院/高原山地動(dòng)物遺傳育種與繁殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.貴州大學(xué)昆蟲(chóng)研究所；3.貴州大學(xué)昆蟲(chóng)資源開(kāi)發(fā)利用省級(jí)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025)

熊蜂(Bombusspp.)隸屬于膜翅目(Hymenoptera)細(xì)腰亞目(Clistogastra)蜜蜂科(Apidae)，是一類(lèi)雜食的社會(huì)性重要經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)[1-2].目前，世界已記錄熊蜂15亞屬250余種，中國(guó)已報(bào)道14亞屬125種[3].熊蜂個(gè)體大、渾身具絨毛、口器長(zhǎng)等形態(tài)特征及耐低溫、信息交流系統(tǒng)不發(fā)達(dá)等生物特性，使其授粉范圍廣，授粉效果顯著，特別適宜溫室大棚授粉.因此，熊蜂是重要的傳粉昆蟲(chóng).開(kāi)展其多樣性調(diào)查和分類(lèi)研究對(duì)熊蜂種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)與利用具有重要意義.

熊蜂外部形態(tài)復(fù)雜多樣、毛色多變，常造成分類(lèi)系統(tǒng)混亂，準(zhǔn)確鑒定困難[4].Williams et al[1]將熊蜂分為15亞屬，該分類(lèi)系統(tǒng)得到廣泛認(rèn)可.胸熊蜂亞屬(ThoracobombusDalla Torre,1880)是熊蜂中較大的亞屬之一，該亞屬包含原翻熊蜂亞屬(EversmannibombusSkorikov,1938)、纖細(xì)熊蜂亞屬(ExilobombusSkorikov,1922)、沸熊蜂亞屬(FervidobombusSkorikov,1922)、障熊蜂亞屬(LaesobombusKrüger,1920)、霉熊蜂亞屬(MucidobombusKrüger,1920)、薔紅熊蜂亞屬(RhodobombusDalla Torre,1880)、三角熊蜂亞屬(TricornibombusSkorikov,1922)下的多數(shù)物種[5-6].目前，胸熊蜂亞屬世界記錄 50 余種，分布于古北區(qū)、新北區(qū)和新熱帶地區(qū)[7]；中國(guó)有近20種，分布于貴州、甘肅、青海、吉林、四川、河北、廣西、湖南、浙江等地[8-12].胸熊蜂亞屬雌性蜂主要識(shí)別特征：中單眼前邊緣位于復(fù)眼連線(xiàn)上；唇基上部散有大、中、小刻點(diǎn)；顎眼距寬是長(zhǎng)的1.0～1.6倍；下頜遠(yuǎn)端寬圓形，具2前齒，通常具1后齒；中足基跗節(jié)覆黑色短、中毛，端部后向角小于或等于45°，形成較窄的齒；后足基跗節(jié)覆黑色短、中毛，端部后向角小于或等于45°，形成一個(gè)齒；后足脛節(jié)僅邊緣具粗長(zhǎng)毛，表面光滑且大部分平坦.雄性蜂主要識(shí)別特征：外形與雌性蜂近似，觸角接近或超過(guò)翅基；陽(yáng)莖瓣逐漸變窄，最多具一個(gè)向內(nèi)的窄點(diǎn)，其遠(yuǎn)端1/3處近直或略向內(nèi)或向外彎曲，劍形突基部狹窄且尖銳；陽(yáng)莖基腹鋏具1內(nèi)鉤，尖銳或?qū)掆g；生殖刺突具內(nèi)鉤，內(nèi)鉤直且尖銳[1].

目前，我國(guó)對(duì)胸熊蜂亞屬的研究主要集中于其在少數(shù)地區(qū)的分布情況及繁育特性[8-12]，尚未見(jiàn)其外形特征及雄性外生殖器特征的詳細(xì)報(bào)道.Williams et al[13]對(duì)四川熊蜂物種多樣性的調(diào)查中，涉及該亞屬6種.但關(guān)于該亞屬中黑足熊蜂(BombusatripesSmith,1852)、仿熊蜂(BombusimitatorPittioni,1949)和興熊蜂(BombusimpetuosusSmith,1871)的形態(tài)研究較少.例如：Smith[14]僅簡(jiǎn)單描記了黑足熊蜂工蜂和雄蜂毛色；Pittioni[15]僅簡(jiǎn)單描記了仿熊蜂工蜂頭長(zhǎng)寬比、臉頰長(zhǎng)和單眼等結(jié)構(gòu)，未涉及雄蜂及生殖器特征；Smith[16]僅描記了興熊蜂蜂王與工蜂的毛色.本研究對(duì)采自貴州省的黑足熊蜂、仿熊蜂和興熊蜂外部形態(tài)及外生殖器結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，并結(jié)合胸熊蜂翅脈形態(tài)測(cè)量方法[17]和蜜蜂形態(tài)指標(biāo)測(cè)定方法[18-19]，對(duì)熊蜂形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，為熊蜂形態(tài)分類(lèi)及種質(zhì)資源保護(hù)提供基礎(chǔ)資料.

1 材料與方法

1.1 材料

研究標(biāo)本均為成蟲(chóng)干制標(biāo)本(表1)，保存于貴州大學(xué)昆蟲(chóng)研究所.

表1 胸熊蜂亞屬3個(gè)種的標(biāo)本信息Table 1 Specimen information of 3 species of Thoracobombus

1.2 方法

1.2.1 形態(tài)觀察與測(cè)量 在Leica MZ12.5體視顯微鏡下觀察頭、胸、腹、前后翅、花粉筐等形態(tài)特征，并描記；分別將雌、雄蜂標(biāo)本置于Nikon SMZ25數(shù)碼成像系統(tǒng)下拍照，用NIS-Elements AR軟件測(cè)量18個(gè)形態(tài)指標(biāo)[體長(zhǎng)，觸角長(zhǎng)，中單眼半徑，右單眼半徑，中、右單眼距，右單眼與復(fù)眼距，復(fù)眼長(zhǎng)半軸，復(fù)眼短半軸，前翅長(zhǎng)，前翅寬，后翅鉤數(shù)，T(3+4)，后足脛節(jié)長(zhǎng)，后足脛節(jié)寬，基跗節(jié)長(zhǎng)，基跗節(jié)寬，肘脈長(zhǎng)A，肘脈長(zhǎng)B]，測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[20-22]，所得數(shù)據(jù)記錄在Excel中并計(jì)算肘脈指數(shù)和跗節(jié)指數(shù)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素分析.

1.2.2 雄蟲(chóng)外生殖器解剖 將雄蟲(chóng)腹部或腹端部輕輕撬下，放入10% NaOH溶液中煮沸5～10 min(具體時(shí)間視外生殖器骨化程度而定)，待其肌肉組織充分溶解后取出，用清水沖洗2～3次，用吸水紙吸干水分，然后置于滴有甘油的玻片上，觀察和測(cè)量后保存于甘油中.

1.2.3 鑒定 結(jié)合外部形態(tài)特征與雄性外生殖器特征進(jìn)行鑒定，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)參照Williams et al[13]和何俊華等[20].

2 結(jié)果與分析

2.1 外部形態(tài)特征

黑足熊蜂：工蜂體長(zhǎng)17～23 mm，觸角長(zhǎng)6～8 mm，前翅長(zhǎng)17～20 mm；觸角長(zhǎng)未超過(guò)翅基，第4節(jié)長(zhǎng)大于寬；單眼黑棕色，復(fù)眼色素黑、白，中單眼半徑大于右側(cè)單眼，右側(cè)單眼與復(fù)眼的距離是右側(cè)單眼半徑的4.6倍(圖1A)；顏面覆一層稀疏黃色短毛，其上覆黑色長(zhǎng)毛；唇基不覆毛，分散有中、小刻點(diǎn)，刻點(diǎn)密集(圖1A)；顎眼距寬是長(zhǎng)的1.2～1.5倍，下頜遠(yuǎn)端寬圓形，具2前齒，通常具1后齒(圖1A)；前胸側(cè)板、中胸側(cè)板為黑色，其余為橙色(圖2A)；中足基跗節(jié)覆黑色短、中毛，端部后向角小于或等于45°，形成一個(gè)窄的齒(圖3A)；后足脛節(jié)只有邊緣有粗長(zhǎng)的毛，表面光滑且大部分平坦，中間有微凸的脊(圖3B)；后足基跗節(jié)覆黑色短、中毛，基部后向角小于或等于30°，形成尖刺，端部后向角小于或等于45°，形成一個(gè)齒(圖3C)；前、后翅棕黑色，不透明，后翅鉤數(shù)25～29個(gè)(圖4A、4B)；腹節(jié)橙色(圖5A).雄蜂體長(zhǎng)16～20 mm，觸角長(zhǎng)7～9 mm，前翅長(zhǎng)15～17 mm；毛色與雌性相同(圖2B、圖5B)，臉區(qū)覆一層濃密黃色短毛，其上覆黑色長(zhǎng)毛；唇基覆毛稀疏(圖1B).

仿熊蜂：工蜂體長(zhǎng)13～18 mm，觸角長(zhǎng)5～8 mm，前翅長(zhǎng)12～19 mm；觸角未超過(guò)翅基，第4節(jié)長(zhǎng)大于寬；單眼黃棕色，復(fù)眼色素黑、白、黃，中單眼半徑大于右側(cè)單眼；右側(cè)單眼與復(fù)眼的距離是右側(cè)單眼半徑的4.3倍(圖1C)；顏面覆一層稀疏黃色短毛，其上覆濃密黑色長(zhǎng)毛；唇基不覆毛，分散有大刻點(diǎn)，刻點(diǎn)稀疏(圖1C)；顎眼距寬是長(zhǎng)的1.2～1.6倍；下頜結(jié)構(gòu)同黑足熊蜂；中胸盾片、小盾片為黑色，其余為黃色(圖2C)；中足跗節(jié)、后足脛節(jié)和跗節(jié)同黑足熊蜂；前、后翅棕黑色，不透明，后翅鉤數(shù)20～28個(gè)(圖4C、4D)；腹節(jié)1～2節(jié)為黃色，3～4節(jié)為黑色，5～6節(jié)為橙色(圖5C).雄蜂體長(zhǎng)16～20 mm，觸角長(zhǎng)7～9 mm，前翅長(zhǎng)15～17 mm，觸角超過(guò)翅基；毛色與雌性相同(圖2D、圖5D)，顏面覆一層濃密黃色短毛，其上覆黑色長(zhǎng)毛；唇基覆毛(圖1D).

興熊蜂：工蜂體長(zhǎng)10～13 mm，觸角長(zhǎng)4～6 mm，前翅長(zhǎng)9～13 mm；觸角未超過(guò)翅基，第4節(jié)寬大于長(zhǎng)；單眼棕黑色，復(fù)眼色素黑、白；中單眼半徑大于右側(cè)單眼，右側(cè)單眼與復(fù)眼的距離是右側(cè)單眼半徑的4.4倍(圖1E)；臉區(qū)覆毛稀疏，近似于無(wú)；唇基不覆毛，分散有中、小刻點(diǎn)，刻點(diǎn)密集(圖1E)；顎眼距寬是長(zhǎng)的1.3～1.4倍；下頜結(jié)構(gòu)同黑足熊蜂；中胸盾片為黑色，其余為淺黃色(圖2E)；中足跗節(jié)、后足脛節(jié)和跗節(jié)同黑足熊蜂；前、后翅淺棕色，透明，后翅鉤數(shù)16～20個(gè)(圖4E、4F)；腹節(jié)1～2節(jié)為黃色，3節(jié)為黑色，4～6節(jié)橙色(圖5E).雄蜂體長(zhǎng)9～13 mm，觸角長(zhǎng)5～7 mm，前翅長(zhǎng)11～12 mm，觸角超過(guò)翅基；毛色與雌性相同(圖2F、圖5F)，顏面覆稀疏黑色、黃色長(zhǎng)毛；唇基覆毛(圖1F).

3種熊蜂工蜂比較，體型上總體是黑足熊蜂最大，仿熊蜂次之，興熊蜂最小；從觸角第4節(jié)長(zhǎng)寬比看，黑足熊蜂與仿熊蜂均為長(zhǎng)大于寬，而興熊蜂第4節(jié)寬大于長(zhǎng)；從工蜂和雄蜂的毛色上來(lái)看，黑足熊蜂毛色與仿熊蜂、興熊蜂區(qū)別明顯，仿熊蜂與興熊蜂毛色區(qū)別主要在于小盾片覆毛及腹部第4節(jié)覆毛的顏色；3種熊蜂工蜂的上顎、中足跗節(jié)、后足脛節(jié)和跗節(jié)等特征無(wú)明顯區(qū)別.同種工蜂與雄蜂相比，黑足熊蜂工蜂體型大于雄蜂，仿熊蜂工蜂體型小于雄蜂，興熊蜂工蜂體型與雄蜂近似；工蜂唇基不覆毛，雄蜂唇基覆毛.

2.2 雄性外生殖器形態(tài)特征

熊蜂雄性外生殖器由劍形突、陽(yáng)莖瓣、陽(yáng)莖基腹鋏、生殖刺突和生殖突基節(jié)構(gòu)成，皆為棕色，不同骨化程度表現(xiàn)的棕色程度不一.

黑足熊蜂(圖6A)：劍形突寬小于長(zhǎng)且尖銳；陽(yáng)莖瓣逐漸狹窄又變寬，只有一個(gè)窄點(diǎn)，最狹窄處具多齒，末端變寬處呈扇形向外張開(kāi)；陽(yáng)莖基腹鋏內(nèi)鉤彎曲接近于直角，內(nèi)鉤與末端間具一凸起；生殖刺突短且寬，具兩內(nèi)鉤，長(zhǎng)內(nèi)鉤直斜且細(xì)、尖銳，短內(nèi)鉤平且彎曲；生殖突基節(jié)呈不明顯的“C”形彎曲，且從基部向端部逐漸變窄，端部最窄.

仿熊蜂(圖6B)：劍形突同黑足熊蜂；陽(yáng)莖瓣逐漸狹窄又變寬，只有一個(gè)窄點(diǎn)，最狹窄處具多齒，陽(yáng)莖瓣末端變寬處呈“八”字向外張開(kāi)；陽(yáng)莖基腹鋏內(nèi)鉤彎曲指向外生殖器末端；生殖刺突僅具一內(nèi)鉤，內(nèi)鉤較平直且細(xì)長(zhǎng)、尖銳；生殖突基節(jié)端部最窄，具一明顯的脊.

興熊蜂(圖6C)：劍形突同黑足熊蜂；陽(yáng)莖瓣逐漸狹窄又變寬，只有一個(gè)窄點(diǎn)，最狹窄處具多齒，陽(yáng)莖瓣末端變寬處向外張開(kāi)不明顯；陽(yáng)莖基腹鋏內(nèi)鉤直斜指向外生殖器末端；生殖刺突僅具一內(nèi)鉤，內(nèi)鉤較彎平且寬、尖銳；生殖突基節(jié)中間比兩端窄.

2.3 形態(tài)指標(biāo)分析

3種熊蜂工蜂樣本20個(gè)形態(tài)特征方差(ANOVA)分析結(jié)果(表2)表明，3種工蜂前翅長(zhǎng)均略小于體長(zhǎng)，前翅長(zhǎng)約為寬的3倍；3種工蜂中單眼與右單眼距離、肘脈指數(shù)、跗節(jié)指數(shù)均差異不顯著(P>0.05)；黑足熊蜂中單眼半徑與仿熊蜂差異不顯著(P>0.05)，但兩種蜂均與興熊蜂差異顯著(P<0.05)；其余16個(gè)指標(biāo)差異均顯著(P<0.05)，特征大小呈現(xiàn)出一致性，均表現(xiàn)為黑足熊蜂>仿熊蜂>興熊蜂.

表2 熊蜂亞屬3個(gè)種形態(tài)指標(biāo)方差分析1)Table 2 Variance analysis on the morphological characteristics of 3 species of Thoracobombus

1)同行數(shù)據(jù)后附不同字母者表示差異顯著(P<0.05),附相同字母者表示差異不顯著(P>0.05).T(3+4)為形態(tài)學(xué)第3腹板與第4腹板(通常為腹節(jié)的第2、3節(jié))長(zhǎng)度;復(fù)眼長(zhǎng)半軸、短半軸以復(fù)眼輪廓作橢圓形進(jìn)行測(cè)量.

2.4 檢索表

黑足熊蜂、仿熊蜂和興熊蜂工蜂和雄蜂的檢索表見(jiàn)表3和表4.

表3 3種熊蜂工蜂檢索表
Table 3 Key to 3 species ofThoracobombusworker bee

表4 3種熊蜂雄蜂檢索表
Table 4 Key to 3 species ofThoracobombusmale bee

3 小結(jié)與討論

本研究對(duì)采自貴州省的黑足熊蜂、仿熊蜂、興熊蜂的工蜂外部形態(tài)及雄蜂外生殖器結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，3種熊蜂工蜂在體型大小、觸角第4節(jié)、毛色、翅的顏色和后翅鉤數(shù)等方面存在明顯差異.其中，黑足熊蜂工蜂體長(zhǎng)17～23 mm，仿熊蜂13～18 mm，興熊蜂10～13 mm；黑足熊蜂與仿熊蜂觸角第4節(jié)長(zhǎng)均大于寬，而興熊蜂寬大于長(zhǎng)；黑足熊蜂毛色與仿熊蜂、興熊蜂區(qū)別明顯，而仿熊蜂工蜂與興熊蜂毛色相近，僅小盾片和腹部第4節(jié)有區(qū)別，仿熊蜂小盾片和腹部第4節(jié)覆毛黑色，興熊蜂小盾片覆毛黃色，腹部第4節(jié)覆毛橙色；黑足熊蜂與仿熊蜂前、后翅均為棕黑色，不透明，而興熊蜂前、后翅淺棕色，透明；黑足熊蜂后翅鉤數(shù)25～29個(gè)，仿熊蜂20～28個(gè)，興熊蜂16～20個(gè).3種熊蜂的顎眼距、中足跗節(jié)、后足脛節(jié)和后足跗節(jié)形態(tài)無(wú)明顯區(qū)別.3種熊蜂外生殖器的陽(yáng)莖瓣末端、陽(yáng)莖基腹鋏內(nèi)鉤、生殖刺突內(nèi)鉤差異明顯.例如：黑足熊蜂陽(yáng)莖基腹鋏內(nèi)鉤彎曲接近直角，仿熊蜂僅彎曲，興熊蜂直；黑足熊蜂生殖刺突具兩內(nèi)鉤，仿熊蜂與興熊蜂僅具一內(nèi)鉤.

在3種熊蜂工蜂20個(gè)形態(tài)指標(biāo)中，中單眼與右單眼距離、肘脈指數(shù)和跗節(jié)指數(shù)在3種熊蜂之間差異均不顯著；黑足熊蜂中單眼半徑與仿熊蜂差異不顯著，但兩者均與興熊蜂差異顯著；其余16個(gè)指標(biāo)差異均顯著，特征大小均表現(xiàn)為黑足熊蜂>仿熊蜂>興熊蜂.因此，形態(tài)測(cè)量能夠?yàn)榉N間鑒別提供依據(jù).Barkan et al[17]也認(rèn)為翅的形態(tài)測(cè)量能作為種間鑒別的依據(jù).

Dalla[4]證明只通過(guò)毛色分類(lèi)是欠缺的.作者在研究過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)仿熊蜂與興熊蜂毛色特征并不穩(wěn)定，如本文記錄仿熊蜂腹部第4節(jié)毛色為黑色，興熊蜂前胸側(cè)板、中胸側(cè)板和腹部第1節(jié)為黃色，而Williams et al[13]描記的仿熊蜂腹部第4節(jié)為黃色，興熊蜂前胸側(cè)板、中胸側(cè)板和腹部第1節(jié)毛色為白色，區(qū)別明顯.工蜂沒(méi)有統(tǒng)一的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，很多學(xué)者試圖通過(guò)單一的方法(形態(tài)特征、分子特征、形態(tài)指標(biāo))來(lái)澄清熊蜂的種類(lèi)，然而每種方法都有其局限性[21-24].例如：僅通過(guò)毛色可區(qū)分黑足熊蜂，但不能區(qū)分仿熊蜂和興熊蜂；方差分析顯示3種熊蜂工蜂體長(zhǎng)差異顯著，但是個(gè)體間也存在差異，仿熊蜂體長(zhǎng)13～18 mm，與興熊蜂體長(zhǎng)具有一定的交叉性.因此，單一的研究方法并不可靠，互補(bǔ)的幾種研究方法在物種劃分上更嚴(yán)謹(jǐn)[25].作者建議以熊蜂外部形態(tài)(毛色、觸角第4節(jié)長(zhǎng)寬比、翅的顏色和透明度)，結(jié)合熊蜂體長(zhǎng)、觸角長(zhǎng)、后翅鉤數(shù)等16個(gè)測(cè)量指標(biāo)及雄性外生殖器(陽(yáng)莖瓣、陽(yáng)莖基腹鋏、生殖刺突)特征，作為鑒別熊蜂的依據(jù).