魏扬智 马振兴 周长发
(南京师范大学生命科学学院 江苏南京 210023)
物种之间的有利共生关系是种群生态学中种间关系部分的重要内容。 然而,中外文献在其类型、定义和词汇使用上多有出入。 例如中文词汇“共生、共栖、互利、互惠、协作”等究竟如何区别? 很多文献甚至教材都有混淆和不统一之处。 在具体例证上更是如此,例如牛背鹭(Bubulcus ibis) 与野生哺乳动物之间的关系到底是原始协作,还是共栖、互惠共生或兼性互利共生? 不同文献的说法千差万别,有必要进行辨析。
已有文献对互利关系的不同类型提出过多种说法和对应英文词汇,相互之间往往略有区别,术语和定义更是变化多端。 表1 中列出了部分较突出的实例。
表1 部分有利种间关系名称、含义及出处
不同文献对互利关系的类型划分也不尽相同,区分出1 类到8 类的都有。
2.1 统称为互利共生,无更细分类但具体含义不同 丁圣彦[1]认为共生需要2 个条件:共居和相互间有直接的营养物质交流,2 个物种之间能起相互促进作用。王彼德[2]也提出2 种形式的共生,“一种动物生活在另一种动物体内, 互相依赖,各取所需,同生共死;或2 种动物同穴共栖,互不侵犯,和平共处”。张润杰[5]将“互利共生”定义为“个体紧密关联生活, 具有互惠特性”。 Chapman 和Reiss[6]认为互利共生的两者应该是进化到了完全依赖对方的地步。 靳德明[7]认为只要对两物种均有利,就可以称为互利共生。
2.2 根据互利关系中获利物种数分为2 类 有些学者根据获利方数将互利关系分为偏利共生与互利共生[12-13],并认为偏利共生是指共生(symbiosis)中仅对一方有利的关系, 互利共生是对双方均有利的共生关系。 又有学者将互利共生再细分为专性互利共生与兼性互利共生。其中,兼性互利共生是指双方虽然以互利共生的形式生活在一起,但并未到达一种无法分割的状态; 专性共生是指互利共生的物种不能离开另一方生存[9]。 马振兴[13]认为互利共生均是专性共生, 并可再分为单方专性共生与双方专性共生。
Duvigneaud[17]将 以 上2 种 关 系 命 名 为 相 依 性和互惠共生(又可称为合作)。 其认为“相依性是指一个生活型通过与其他种的联合而单方面取得某种好处”,互惠共生(合作)是指物种间通过相互协作能共同获得某种利益。
2.3 以互利关系的进化顺序分为3 类 有人将互利关系分为偏利共生、原始协作、互利共生三大类[8-9,18-19]。 其中,偏利共生是指2 个共生的物种一方获利。原始协作(或原始合作)是指2 个松散的合作物种在一起生活可以相互获利,但如果分开也可继续生存。 互利共生是指2 个物种永久生活在一起,一旦分开则不能生存。 曹凑贵和展茗[18]还认为偏利共生可分为长期偏利共生和短期偏利共生;共生互利不一定都是完全专性的, 可分为专性互利共生与兼性互利共生, 其中专性互利共生可分为单方专性与双方专性。
然而,窦伯菊等[15]、张雪萍[14]则将原始合作称为共栖。 尚玉昌和蔡晓明[4]将互利共生称为共生,将原始合作称为互惠。 不过,林育真和付荣恕[8]认为如果使用共生一词,其应包含偏利共生、原始协作、互利共生3 种关系。
邹冬生和高志强[19]给出了分为3 类的依据,在种间正相互作用方面, 是按照偏利作用到原始合作再到互利共生的进化顺序演化的。
2.4 以互利关系进化顺序分为4 类 本分类体系是在上节3 种类型的基础上, 又加一种两物种生活在一起既无害也无利的关系, 如中性作用(neutralism)[16,20]。
2.5 以利害关系分为5 类 Odum 和Barrett[11],以及周长发[10]从共同生活对两物种的影响利害关系出发, 将偏害共生也划入共生的范围, 划分出中性作用、偏利共生、原始协作、互利共生和偏害共生5 类。
2.6 分 为8 类 Mackenzie 等[21]和 李 振 基 等[22]将互利分为以下8 种:共生性互利、非共生性互利、专性互利、兼性互利、传粉、种子扩散、防御互利、细胞组织内部互利共生。
综上所述, 可见现有的关于种间关系中有利共生关系的划分及用语有很大不同, 有必要进行规范与统一。 孙儒泳[9]已意识到了共生和symbiosis 使用上的混乱,建议避免使用此词。综合各家观点,笔者认为,可根据获利方多少、关系紧密程度及演化程度, 将有利共生关系划分为如下的3类,并分别使用唯一名词及其对应英文术语,以避免混淆。 同时,对于一般性的词汇如“共生、共栖、互利、互惠、协作”等全部弃用。
3.1 偏利共生 偏利共生(commensalism,=附生epiphytism),指2 个物种生活在一起时,只有一方获利,而另一方无明显影响[23]。 由于附生多指植物,故用偏利共生更好、范围更广,意思也更清晰。 例如茗荷(Conchoderma virgatum hunteri)附着在海蛇身上而扩大了活动和分布范围,同时能在海蛇的保护下获得丰富的养料。 被茗荷附着的海蛇一般发育正常,但附着过多(例如一条海蛇附着了28 条茗荷)就会出现海蛇肌肉萎缩的负面情况[24]。 隐鱼生长在海参的体内,其不吸收海参的营养,靠捕食小甲壳类动物为生。 由于海参的天敌较少,隐鱼躲在海参体内能得到良好的保护,但海参并未因此而得到任何好处[2]。
3.2 兼性互利共生 兼性互利共生(facultative mutualism,=原始协作protocooperation)指2 个生活在一起的物种都能从中获益, 都比单独生活时更好,但这种关系是松散的、可分开的。 如豆类植物与根瘤菌、海葵与寄居蟹、蚂蚁和蚜虫等。
3.3 专性互利共生 专性互利共生(obligate mutualism)指2 个生活在一起的物种彼此都能获益,且它们不可分开,否则将不能独立生存。 如单细胞藻类与真菌形成的地衣、菌根(微生物与植物)、珊瑚(珊瑚虫和沟鞭藻)、丝兰(Yucca smalliana)与丝兰蛾的共生[25]、蚂蚁(Pseudomyrmex ferruginea)和金合欢(Acacia cornigera)[26-27]。
以上讨论的有利关系大部分是在2 个物种之间发生的,但实际上有利关系也会发生在多种生物之间,后者可能更普遍。 例如反刍动物的瘤胃中共生着多种微生物,这些微生物帮助反刍动物(例如牛等)消化纤维素,供给其活动所需能量,反之微生物获得了一个温度适宜的培养基。 在西藏、青海、甘肃等地,雪雀等鸟类会与黄鼠(Citellus dauricus)等鼠类同穴[2]。 海洋里清洁鱼类与陆地上清洁鸟类均有着多对多的种间互利关系。 许多开花植物需要多种传粉蜂鸟帮助其完成生殖过程。 鸟媒植物由于花朵艳丽,具有蜜腺,能吸引各种蜂鸟前来采蜜授粉。