全球入侵红火蚁(Solenopsis invicta)和黑头酸臭蚁(Tapinoma melanocephalum)在不同生境中巢土、非巢土及蚁体的元素组成特征与生态效应研究

本研究系统分析了两种全球性入侵蚂蚁——红火蚁(S. invicta)和黑头酸臭蚁(T. melanocephalum)在不同生境（茶园、鱼塘、弃耕地）中巢土、非巢土及蚁体的重金属与必需元素分布规律，揭示了物种特异性与生境依赖性的元素富集模式，为入侵蚂蚁的生态工程效应及生物指示作用（Bioindicator）提供了新视角。

　　

Highlight

Samples collection

样本采集自三种典型生境：油茶林种植园（COP）、鱼塘（FP）及弃耕地（AF）。每个生境内分别采集非巢土（NNS）、巢土（NS）以及两种蚂蚁：红火蚁(S. invicta)和黑头酸臭蚁(T. melanocephalum)。值得注意的是，黑头酸臭蚁展现出独特的筑巢策略——主要于叶片背面筑巢，因此其土堆型蚁巢在采样中较为罕见。

Relative abundance of elemental composition in ant nest soils, non-ant nest soils, and ant bodies across different habitats

在油茶林生境中（图1a），我们发现非巢土中的必需元素丰度高于巢土，而红火蚁体内这些元素含量较高。具体而言，碳（C）和氮（N）在巢外土壤中浓度更高。相反，在鱼塘和弃耕地的样本中，C和N的分布较为均匀。

磷（P）的相对丰度……（后续内容因原文截断未完整呈现，但根据上下文可推断主要讨论元素分布差异）

Discussion

蚂蚁作为生态系统中的重要生态工程师，通过生物扰动、隧道挖掘、地下巢室构建、有机质转移以及植被覆盖改变等多种机制，显著改变土壤渗透特性。作为入侵物种，红火蚁和黑头酸臭蚁通过巢穴活动进一步调节土壤元素循环，尤其对重金属（如Cd, Cr, Pb）和必需元素（如N, P, K）的再分配具有显著影响。本研究凸显了两种蚂蚁在元素积累策略上的种间差异：红火蚁巢土中多数元素呈负效应规模，而黑头酸臭蚁则对Ni、P、Co、Pb等表现出正效应。这些模式不仅反映了物种行为差异，也体现了生境条件对元素动态的调控作用。

Conclusions

通过对非巢土、巢土及蚁体的重金属与必需元素分析，揭示了红火蚁与黑头酸臭蚁之间存在显著的物种特异性及生境依赖性模式。在油茶林和鱼塘生境中，红火蚁对C、Co、Ni、Sb、As、Cu、N、Cr、Cd、Pb、V等元素呈现负效应规模，尤其巢土中C、As、Cu、Cr、Pb、Ni、N的含量显著低于非巢土。相反，黑头酸臭蚁对Ni、P、Co、Pb、As、Cu表现出强正效应，而对K、N、C、Mn、Cd为负效应。值得注意的是，汞（Hg）在两种蚂蚁的巢土中均保持较小的效应规模。蚁体内的重金属积累亦因物种与生境而异：弃耕地采集的黑头酸臭蚁体内Pb、Cd、As、Cu、Sb、Mn、Hg、Cr浓度均高于油茶林和鱼塘中的红火蚁。例如，黑头酸臭蚁的铬（Cr）含量（14.79 μg/g）显著高于红火蚁（5.64–6.23 μg/g），而锌（Zn）则在红火蚁体内（195.5 μg/g）更高。这些发现凸显了元素组成的物种与生境特异性，强调了生境条件与物种行为在塑造必需元素与重金属动态中的关键作用，对理解入侵蚂蚁的生态影响具有重要启示。