植被的复杂程度和地区差异影响着夏威夷咖啡中蚂蚁与咖啡果蛀虫之间的相互作用

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Vegetation complexity and regional differences impact ant-coffee berry borer interactions in Hawaiian coffee

研究夏威夷咖啡农场的蚂蚁多样性、植被管理及气候因素对咖啡果蛀虫（CBB）的影响，发现阴凉树种多样性显著提升蚂蚁种类和数量，进而提高CBB捕食率（贡献物种包括Pheidole megacephala等4种），减少果实损害率。不同气候区（科纳、卡阿乌、普纳）对结果影响显著，其中卡阿乌捕食效率最高，而科纳虫害最严重。草本覆盖虽降低损害率，但可能阻碍蚂蚁移动。研究强调复杂植被结构对生物防治的重要性，并建议结合本地物种优化管理策略。

　　这是一项关于夏威夷咖啡种植园中蚂蚁多样性与咖啡果蝇（CBB）之间关系的研究。研究聚焦于咖啡农场的植被管理、蚂蚁的丰富度和数量，以及它们如何影响CBB对咖啡果实的损害程度和捕食行为。研究在夏威夷岛的三个气候差异显著的咖啡种植区（科纳、卡乌和普那）的16个农场中进行，以探索这些因素如何影响蚂蚁的生态功能及其在害虫控制中的作用。

夏威夷的咖啡产业虽然在全球咖啡产量中占比极小，仅占0.04%，但其咖啡作物是高价值的特色产品，也是夏威夷农业的重要组成部分。夏威夷咖啡种植的历史可以追溯到1836年，当时在库阿伊岛的科纳地区建立了首个商业咖啡种植园。如今，夏威夷的咖啡种植面积约为3800公顷，2021-2022年绿色咖啡的总价值估计为1.13亿美元。岛上拥有超过800个咖啡种植园，其中60%为小型农场，年销售额低于1万美元。大型商业农场通常采用单一的太阳咖啡种植模式，而小型农场则往往具有更高的多样性，种植了装饰植物、其他作物和果树。

近年来，夏威夷的咖啡种植者由于CBB的侵袭，遭受了显著的经济损失。CBB于2010年首次被引入夏威夷，自那以后，一些农民报告称其咖啡豆中有高达80-90%被CBB损坏。加工设施通常拒绝超过25%受损的咖啡作物。CBB的雌性个体在2到8小时内钻入咖啡果实并形成虫道，然后产下30到100枚卵。这些卵在果实内部完成整个生命周期，使得控制CBB变得复杂。目前，夏威夷的咖啡种植者采用多种控制方法，包括杀虫剂、监测、生物防治和文化控制，如移除残留或受感染的果实。

在夏威夷，由于没有本地蚂蚁，因此存在大量外来蚂蚁，这些蚂蚁被称为“入侵蚂蚁”，被认为是特别高效的入侵物种，并与人类活动密切相关。2017-2018年的一项昆虫调查发现，夏威夷咖啡种植园中有14种蚂蚁，其中12种在夏威夷岛的种植园中发现。一些重要的蚂蚁种类包括在波多黎各州以CBB为食的Wasmannia auropunctata，在乌干达能将黑枝蛀虫数量减少22倍的Pheidole megacephala，以及在哥斯达黎加间接保护CBB的Solenopsis geminata。尽管这些外来蚂蚁在某些情况下可能对农业和生态系统产生负面影响，但它们的生态角色仍需进一步研究。

研究发现，咖啡种植园中树种的丰富度与蚂蚁的丰富度之间存在显著的正相关关系，但树种的数量对蚂蚁丰富度没有显著影响。科纳地区的种植园表现出最高的蚂蚁种类丰富度，而普那地区的种植园则表现出较低的蚂蚁丰富度。这一差异可能与气候条件有关，特别是降雨量和温度的变化。普那地区是降雨量最大、温度最低的种植区，而科纳地区则是最干燥和温暖的种植区。研究还发现，高比例的草本植物覆盖与较低的CBB果实损伤率相关，但同时也与较低的蚂蚁对CBB的捕食率有关，这可能是由于草本植物对地面觅食蚂蚁的活动造成了阻碍。

在研究中，四个蚂蚁种类被发现与CBB的捕食有关：Pheidole megacephala、Linepithema humile、Brachymyrmex obscurior和Plagiolepis alluaudi。这些蚂蚁可能通过不同的机制对CBB产生影响。例如，Pheidole megacephala作为有效的捕食者，能够显著减少CBB的数量。Linepithema humile在卡乌地区表现出极高的捕食效率，可能与其独特的觅食行为有关。Brachymyrmex obscurior虽然不是广泛认可的生物防治物种，但其在实验中表现出对CBB的捕食能力，这可能与其作为食腐蚂蚁的特性有关。Plagiolepis alluaudi则因其在树枝蛀虫上的捕食能力，被认为是有效的CBB捕食者。

研究还发现，蚂蚁的丰富度和数量是影响CBB果实损伤和捕食的重要因素。高蚂蚁丰富度和数量的种植园表现出较低的CBB果实损伤率和较高的捕食率。然而，蚂蚁的丰富度对CBB的捕食效果并不直接，而是通过影响蚂蚁的数量和种类组成间接发挥作用。此外，研究还指出，不同地区的种植园在蚂蚁种类丰富度、CBB果实损伤率和捕食率方面存在显著差异。这些差异可能与气候、土地利用历史和农场管理方式等多种因素有关。

研究的局限性在于，仅对每个农场进行了一次采样，未能充分捕捉到蚂蚁行为和与CBB的相互作用在不同时间和季节的变化。因此，未来的研究需要增加采样次数，并在整个年度内收集数据，以更全面地了解这些生态因素对咖啡种植园的影响。此外，研究中使用的是死亡的CBB样本，这可能影响对蚂蚁捕食行为的准确评估。因此，未来的研究应采用活体CBB进行观察，以更好地理解蚂蚁在自然条件下的捕食行为。

总的来说，研究强调了植被复杂性和树种多样性对支持蚂蚁多样性以及咖啡种植园中害虫控制服务的重要性。未来的研究应进一步探索哪些树种最能支持夏威夷的自然天敌，包括昆虫和鸟类。此外，研究还应关注不同咖啡种植园管理实践和植被特征如何影响其他昆虫群落的组成，特别是本地物种。由于昆虫对植被特征的反应并不一致，它们可能与蚂蚁在研究中表现出的反应不同。最后，对于这一由引进植物、植食性昆虫和天敌组成的新型生态系统，建议进一步研究入侵蚂蚁与其他昆虫之间的相互作用，以更好地理解这些相互作用对整个生态系统功能的影响，并为可持续的农场管理策略提供科学依据。