信息化学混合物监测枯木甲虫群落的潜力评估：一项为期六年的多港口研究

《Journal of Insect Conservation》：The potential of semiochemical blends to monitor saproxylic beetle communities

本研究针对密集型林业导致的枯木减少及枯木昆虫（Saproxylic insects）多样性下降问题，探讨了利用信息化学混合物（Semiochemical blends）诱捕器监测枯木甲虫群落的有效性。研究人员在瑞典三个港口使用三种针对针叶树甲虫的混合物（Ips、Pissodes、Monochamus）进行了为期六年的监测，结果表明诱捕器可捕获当地已知针叶树枯木甲虫群落的80-99%，且多混合物、多季节采样能更全面地反映群落组成。该方法为枯木昆虫多样性监测提供了一种高效、可复制的新手段。

　　

森林，这个星球上至关重要的生态系统，正面临着前所未有的挑战。密集型林业实践如同一把双刃剑，在满足人类对木材需求的同时，也导致了森林生物多样性的急剧下降。其中，一个隐秘而关键的生物类群——枯木昆虫（Saproxylic insects），即那些生命周期的全部或部分阶段依赖于死亡或濒死木材的昆虫，正成为这场危机中的“沉默受害者”。由于枯木供应量的锐减，这些昆虫构成了受威胁生物多样性的重要部分。然而，它们隐秘的生活方式使得常规调查方法难以奏效，我们目前缺乏一种有效的手段来评估这些脆弱群体的生存状况。这种知识空白，即所谓的“华莱士短fall”（Wallacean shortfall，指物种分布知识的匮乏），严重阻碍了我们评估保护措施成效和应对外来物种入侵的能力。

为了应对这一挑战，一项发表在《Journal of Insect Conservation》上的研究进行了一项开创性的探索。研究人员将目光投向了信息化学混合物（Semiochemical blends）——这种通常用于监测农业害虫的技术，是否也能成为打开枯木甲虫世界大门的钥匙？信息化学物质是生物之间用于传递信息的化合物，包括信息素（Pheromones）和利它素（Kairomones，如植物挥发物）。通过将不同的信息素和植物挥发物混合，可以扩大引诱范围，从而吸引更广泛的物种。例如，乙醇和α-蒎烯（α-pinene）是旨在吸引枯木昆虫的混合物中常用的植物挥发物。

那么，这种基于信息化学混合物的诱捕技术，能否有效地用于监测本地枯木甲虫群落呢？为了回答这个核心问题，Viktor Gardman及其同事利用瑞典农业委员会为监测木材进口可能引入的外来枯木甲虫而收集的宝贵数据集。该监测项目在瑞典南部的三个港口（哥德堡Gothenburg、诺尔雪平Norrk?ping、蒙斯特罗斯Monster?s）连续进行了多年（2017-2021, 2023）的诱捕调查。研究人员重点分析了针对针叶树枯木甲虫的三种信息化学混合物（分别以目标属命名为Ips、Pissodes和Monochamus）的诱捕效果。这些混合物包含多种信息素和植物挥发物，旨在吸引与针叶树（如松树和云杉）相关的甲虫。研究团队使用了特定设计的交叉诱捕器（Crosstraps），并在整个五月到八月的飞行季节内定期收集标本。

本研究主要采用了群落生态学比较和物种特异性统计分析相结合的方法。关键方法包括：1）利用非度量多维标度法（Non-Metric Multidimensional Scaling, NMDS）和相似性分析（PERMANOVA）比较不同混合物、港口和年份间诱捕到的甲虫群落组成差异；2）将诱捕结果与瑞典物种观测系统（Swedish Species Observation System）中公开的物种记录进行比对，以评估诱捕器对当地已知物种库的覆盖程度；3）对捕获频率较高的46个物种进行广义线性混合模型（Generalized Linear Mixed Models, GLMMs）分析，检验不同混合物对特定物种的引诱效果差异。数据分析在R语言环境中完成，确保了结果的可重复性和统计严谨性。

研究结果

群落比较

分析显示，不同混合物诱捕到的甲虫群落存在显著差异，但这种差异受采样地点的影响。具体而言，Ips和Monochamus混合物在所有港口的诱捕群落均差异显著；Ips和Pissodes混合物仅在哥德堡差异显著；而Pissodes和Monochamus混合物在哥德堡和蒙斯特罗斯差异显著。在诺尔雪平，不同混合物间的群落差异则不显著。此外，西海岸的哥德堡港与东海岸的两个港口（诺尔雪平和蒙斯特罗斯）在所有混合物下的诱捕群落均存在显著差异，而两个东海岸港口的群落则较为相似。这反映了瑞典南部枯木甲虫群落的已知地理变异。

已知群落与采样群落的比较

与公共物种记录数据库的比较结果令人印象深刻。在整个研究期间，诱捕器总共捕获了183,965只个体，分属143种已知分布于瑞典的甲虫。尽管所使用的混合物是针对针叶树甲虫设计的，但诱捕器成功捕获了每个港口周围10x10公里区域内大部分已知的枯木甲虫物种。当考虑所有物种（包括针叶树和阔叶树相关物种）时，三种混合物的组合捕获了各港口总已知物种库（即公共记录和诱捕记录的总和）的65.2%至84.7%。若仅关注与针叶树相关的物种，这一比例更是高达79.2%至98.7%。更重要的是，诱捕器还在每个港口发现了大量（32至94种）此前未被公共数据库记录的物种，显著扩充了当地的物种名录。

采样时间的影响

研究还评估了采样时长对结果的影响。单一年份的采样平均仅能捕获56-66%的已采样针叶树相关物种，以及26-37%的已采样阔叶树相关物种。连续采样两年可将针叶树物种的捕获比例提升至74-79%，阔叶树物种提升至49-57%。连续采样三年则能分别提升至85-87%和66-74%。这表明，枯木甲虫群落存在明显的年际波动，为了获得对总群落的全面了解，进行连续多个季节的采样至关重要。

个体物种分析

对46个常见物种的深入分析显示，对于27个物种（58.7%），三种混合物的引诱效果没有显著差异。在其余19个物种中，有13个物种对某一种混合物表现出显著更强的趋向性。其中，Ips混合物对最多物种（12个）表现出最强或较强的引诱效果，而Pissodes混合物对最少物种（3个）有最佳效果。例如，云杉八齿小蠹（Ips typographus）等物种显著更偏好Ips混合物，而松纵坑切梢小蠹（Tomicus piniperda）等则更偏好Pissodes混合物。这进一步证实了不同混合物能够吸引群落中不同的组成部分。

受威胁物种的捕获

值得注意的是，诱捕器还捕获了21种被列入红色名录的受威胁物种以及4种未评估（NE）物种，共计2329个个体。Ips混合物捕获了76.5%的受威胁个体和64%的受威胁物种，再次显示了其高效性。56%的受威胁物种仅由一种混合物捕获，凸显了使用多种混合物对于全面监测稀有物种的重要性。

结论与意义

本研究首次在大尺度上评估了利用信息化学混合物监测本地枯木甲虫群落的可行性。研究结果有力地表明，使用信息化学混合物诱捕器是一种高效、经济且易于复制的枯木甲虫群落调查方法。其主要优势在于：能够捕获当地大部分已知物种，并发现新记录；能够有效监测受威胁物种；通过组合使用多种混合物和进行连续多年采样，可以显著提高对总群落组成的表征能力。

尽管存在一些局限性，如缺乏未诱饵的对照陷阱以及与其他传统调查方法（如饲养法、主动搜索、飞行拦截陷阱）的直接比较，但本研究提供的证据足以支持信息化学混合物作为一种强大的工具，用于应对森林生物多样性监测中的挑战。该方法特别适用于大范围评估保护措施（如保留枯木）的成效、监测入侵物种以及填补物种分布知识的空白。

展望未来，信息化学混合物诱捕技术有望成为生态学家和保护生物学家的标准工具包之一。进一步的研究可以探索将多种混合物组合在单个陷阱中以提高效率的潜力，并开发针对阔叶树枯木甲虫的特定混合物，从而更全面地揭示枯木生态系统中这些隐秘而重要的生物多样性组成部分。这项研究为更有效地了解和保护我们森林中不可或缺的枯木昆虫多样性开辟了新的道路。