土地利用变化如何影响季节性淹没稀树草原的生物多样性？巴西潘塔纳尔湿地蜣螂形态性状与丰度的响应模式

《Entomologia Experimentalis et Applicata》：How Do Morphological Traits and Abundance Reflect the Effects of Land Use Change in a Seasonal Floodable Savannah? A Dung Beetle Case in the Brazilian Pantanal

本研究通过分析两种广泛分布的南美蜣螂（Dichotomius bos和Dichotomius nisus）在原生草地、外来牧场和大豆田的丰度及5项形态性状（体重、前胸背板长宽比PronL/W、前足胫节相对大小ProtiL/BodyL、鞘翅长宽比ElyL/W、前胸背板与腹部大小比PronL/AbdL），首次揭示非森林生态系统中形态性状对土地利用变化的敏感性。研究发现大豆田蜣螂丰度最高但PronL/W显著降低，且物种特异性响应突出（D. nisus更多性状受影响），表明形态性状可互补群落指标，为湿地生物多样性保护提供新见解。

　　

引言

农业扩张被公认为热带地区生物多样性丧失的主要驱动因素。土地利用变化会改变温湿度环境，进而影响依赖特定生存条件的物种。在种群水平上，形态性状直接关联生物体的适应度，而物种丰度则能反映环境压力对种群规模的调控作用。二者结合可有效解读物种在生态系统维持中的功能角色。作为全球生物多样性最丰富的湿地之一，巴西潘塔纳尔湿地正面临集约化农业的快速扩张，尤其是大豆种植的强化对野生动物生态产生重要影响。

蜣螂（Coleoptera: Scarabaeinae）作为优良的生物指示剂，其形态性状的表型可塑性对生境变化高度敏感。目前相关研究多集中于森林生态系统，而非森林生态系统（如稀树草原）中蜣螂形态性状对土地利用变化的响应仍属空白。本研究选取潘塔纳尔湿地中广泛分布的两种南美蜣螂——耐干扰性强的广布种Dichotomius bos和对生境变化更敏感的Dichotomius nisus，通过比较它们在原生草地、外来牧场和大豆田的丰度及关键形态性状，揭示土地利用变化对种群特征的影响机制。

材料与方法

研究区域位于巴西潘塔纳尔湿地南部的阿基达瓦纳市，属季节性干旱气候。选取三种土地利用类型：用于牲畜生产的原生草地（无集约化管理）、种植非洲草种的外来牧场（使用伊维菌素等兽药）以及采用大豆-牧草轮作系统的大豆田（施用化肥农药）。于2023年1月雨季采用陷阱法采集蜣螂，每个样地设置300米样带并布设4个采样点。

从采集的3652号个体中筛选出D. bos（399只）和D. nisus（237只）进行形态测量。随机抽取每种生境30个个体（不足则全取），测定5项功能性状：体重（反映资源利用与灭绝脆弱性）、前胸背板长宽比PronL/W（关联飞行与挖掘能力）、前足胫节相对体长ProtiL/BodyL（指示挖掘效率）、鞘翅长宽比ElyL/W（体现耐环境胁迫能力）以及前胸背板与腹部长度比PronL/AbdL（权衡扩散与繁殖）。使用广义线性模型分析土地利用类型对性状和丰度的影响。

结果

丰度分析显示，两种蜣螂在外来牧场和大豆田的丰度均显著高于原生草地（D. bos: F_2,67=13.85, p<0.01；D. nisus: F_2,67=10.05, p<0.01）。形态性状响应存在物种差异：D. bos仅PronL/W在大豆田显著降低（0.543±0.007 mm），而原生草地（0.566±0.006 mm）与牧场间无差异；其余性状无显著变化。D. nisus除PronL/W在大豆田最低（0.527±0.005 mm）外，ProtiL/BodyL也显著降低（大豆田0.247±0.004 mm vs 原生草地0.266±0.008 mm），表明其挖掘相关性状受农业活动影响更显著。

讨论

土地利用类型对蜣螂丰度与形态性状的调控作用

外来牧场和大豆田蜣螂丰度升高可能源于简化生境中竞争压力降低，使耐干扰物种成为优势种。PronL/W的普遍降低暗示大豆田生境可能通过资源限制驱动飞行相关性状的适应性调整。值得注意的是，D. nisus在前足胫节性状上的显著响应表明集约农业可能削弱其挖掘功能，进而影响生态系统服务（如粪便埋藏）。这种物种特异性响应与二者的生态策略差异相符：D. bos作为广布种性状稳定性高，而D. nisus对生境异质性需求更高导致其形态可塑性更强。

研究局限与展望

本研究聚焦两种高丰度物种，未来需纳入更多功能类群以提升结论普适性。大豆田农药使用对性状的影响机制仍需长期监测，结合标志重捕法可明晰种群动态与表型可塑性的关联。尽管存在局限，但PronL/W作为敏感指标在非森林生态系统中的有效性已得到验证。

结论

本研究首次证实蜣螂形态性状（尤其是PronL/W）可作为潘塔纳尔湿地土地利用变化的早期指示指标。物种特异性响应模式提示保护政策需关注功能多样性，而大豆田高丰度与低功能性状的悖论则呼吁从生态系统功能视角综合评估生物多样性变化。将形态性状整合进土地利用评价体系，可为热带湿地保护提供更精准的科学依据。