环境随机性对幼体两栖动物生长的影响：温度与食物供应的随机波动抑制体重增长但促进体长增长

《Functional Ecology》：Stochastic variation in temperature and food availability impacts growth, but not metabolic rate and exploration in a juvenile amphibian

本研究通过控制实验揭示了环境随机性对高山蝾螈幼体表型的影响机制。研究发现，随机温度波动和食物供应会显著改变生长速率（体重增长受抑制而体长增长加速），但对静止代谢率（RMR）和探索行为的群体平均水平无显著影响。值得注意的是，个体间热反应规范的差异（RMR的截距、探索行为的截距和斜率）为种群应对环境不可预测性提供了内在缓冲能力。这一发现为理解气候变化背景下随机环境波动如何通过能量分配和个体差异塑造变温动物的生活史策略提供了新视角。

　　

1 引言

环境变异是表型多样性的关键驱动因素，而随机性环境波动在气候变化背景下日益凸显。传统研究多关注恒定或可预测的温度波动，但对随机温度与食物供应交互作用的认知仍存在空白。理论表明，随机温度可能通过累积效应影响生活史性状（如生长速率），但可能导致行为和生理性状的非适应性可塑性。高山蝾螈幼体因其有限的体温调节能力和陆生阶段的分散需求，成为研究环境随机性影响的理想模型。

2 材料与方法

研究以高山蝾螈幼体（n=120）为对象，设置温度（恒定/随机）和食物供应（恒定/随机）的双因子实验。随机温度 regime 模拟自然天气波动（8-22°C），食物供应设置0/40/80 mg梯度。通过30天生长实验，测定体重（BM）和体长（TL）增长速率，并利用间歇呼吸测量术和行为轨迹分析评估静止代谢率（RMR）和探索行为的热敏感性（10°C vs 20°C）。采用线性混合模型分析个体间热反应规范（thermal reaction norms）的变异。

3 结果

3.1 生长速率

随机食物供应显著降低BM增长速率（p=0.003）和TL增长速率（p=0.002），而随机温度对BM增长产生抑制作用却促进TL增长（0.111 vs 0.097 mm/day）。两者交互作用在BM增长中显著（p=0.007），表现为协同负效应；但对TL增长的影响呈拮抗模式，随机温度抵消了食物随机性的负面效应。

3.2 代谢与行为可塑性

环境随机性处理未引起RMR和探索行为的群体水平发育可塑性（固定效应解释方差<0.2%）。但个体间存在显著差异：RMR的截距重复性达0.811，探索行为的热反应规范斜率重复性为0.479。RMR的热敏感性（Q₁₀）在实验后期从1.58升至1.76，而探索行为整体热敏感性较弱（Q₁₀=1.02-1.08）但个体斜率变异幅度大。

4 讨论

4.1 生长策略的权衡

BM与TL增长对环境随机性的响应分离可能源于能量分配权衡：随机温度促使能量向体长伸长倾斜，而随机食物限制导致脂质储备动员。这种表型解耦现象提示随机环境可能通过改变细胞增殖与分化过程（如温度敏感性细胞扩增）影响形态建成。

4.2 个体差异的缓冲作用

RMR和探索行为对随机环境的稳定性，与个体间热反应规范的持续变异形成鲜明对比。这种"保守性可塑性"（conservative plasticity）表明种群可能通过风险分散策略（个体间表型变异）而非群体一致的可塑性应对不可预测环境。探索行为斜率的可重复变异（0.479）尤其重要，因其直接关联扩散能力的热依赖性。

5 结论

环境随机性对两栖动物幼体的影响具有性状特异性，其生态后果取决于能量分配权衡与个体变异交互作用。在气候变率加剧的背景下，基于个体差异的机制模型将比群体平均响应模型更准确预测种群动态。未来需整合随机环境序列、多性状协变及适合度代价评估，揭示表型可塑性进化与环境随机性的反馈机制。