安大略省南部高草草原和橡树稀树草原栖息地中的野生蜜蜂生物多样性

研究分析了加拿大安大略省南部高草草原和橡树草原生态系统中不同管理措施（残存地、火烧地、恢复地、自然化地）对蜜蜂群落结构及多样性的影响。通过被动陷阱采样和主动网捕结合植被与环境特征调查，发现自然化和火烧地蜜蜂丰度、物种丰富度和香农多样性均显著高于残存地，恢复地次之。不同管理类型间群落相似度较低，且三个采样地点的蜜蜂群落共现物种仅占19%。研究揭示了植被结构（如树冠覆盖、木质残体）和 floral资源对蜜蜂群落的关键调控作用，为类似生态系统的保护与恢复提供了科学依据。

　　
加拿大南部的 tallgrass prairie（高草草原）和 oak savanna（橡树灌丛）生态系统因其丰富的生物多样性而备受关注。然而，这些独特生境正面临严重威胁，仅存的约100个碎片化栖息地需要科学管理干预。Janean K. Sharkey 和 Nigel E. Raine 团队的研究通过对比不同管理方式（原始残留地、春季焚烧地、人工恢复地、自然化退耕地）对蜂类群落的影响，为优化生态恢复策略提供了关键依据。

研究选择三个具有代表性的采样地：
1. **Ojibway 草原省立公园**（占地65公顷）：加拿大现存最大的高草草原原始残留地，包含黑橡树等典型植被；
2. **Pinery 省立公园**（占地2532公顷）：以濒危锈斑熊蜂的栖息地著称，同时存在受保护的沙丘橡树林；
3. **稀有慈善研究保留地**（占地486公顷）：人工恢复的高草草原与自然演替地交错分布。

**研究方法创新性突出**：
- **被动陷阱采样**：结合黄、蓝、白三色陷阱（吸引不同蜂类）与蓝杆陷阱（高效捕捉熊蜂），全年累计采集6453小时样本，涵盖144-520只/月活动峰值；
- **主动网捕调查**：针对熊蜂开展定点10分钟主动采样，发现其飞行活动半径可达5公里以上；
- **植被结构量化**：采用1×1米样方监测植被高度（0-200厘米）、树冠覆盖率（30%-85%）、粗/细木质残体密度（0.5-2.3 kg/m2）等关键指标；
- **DNA条形码技术**：对难以鉴定的蜂类进行CO1基因测序，确认6个新加拿大纪录物种，其中 Ptilothrix bombiformis 为完全新纪录。

**核心研究发现**：
1. **蜂类群落空间异质性显著**：三个采样地间共有蜂类仅19%（141种中27种），Ojibway 与 Pinery 共享41种，但各保留16-18%独有物种；
2. **管理类型对群落结构影响**：
- **原始残留地（Remnant）**：蜂类丰度最低（日均4.38只），物种多样性指数（H'）仅为0.81±0.12，其高树冠覆盖率（65-85%）与木质残体堆积（CWD 1.2-2.3 kg/m2）抑制了地面巢穴形成；
- **焚烧地（Burnt）**：春季焚烧后蜂类丰度激增67%（日均8.02只），物种丰富度提升55%，可能与裸露基质和草本植物爆发式生长有关；
- **人工恢复地（Restored）**：通过播种高花蜜产量植物（如紫花苜蓿、加拿大一枝黄花）实现丰度提升，但木质残体较少（CWD 0.3-0.6 kg/m2），导致社会性蜂类（如熊蜂）多样性低于自然化地；
- **自然化退耕地（Naturalized）**：蜂类丰度最高（日均9.5只），物种多样性指数达1.24±0.18，其持续的花期（5-9月累计87种开花植物）和适度木质残体（CWD 0.7-1.1 kg/m2）提供了最佳生境组合；
3. **环境因子驱动效应**：
- **植被结构**：树冠覆盖率每增加10%，蜂类丰度下降23%（p<0.05）；
- **木质残体**：粗木质残体（CWD）每增加1 kg/m2，丰度提升18%（p<0.05），而细残体（FWD）每增加0.5 kg/m2则丰度下降9%（p<0.1）；
- **开花资源**：单位面积开花植物数量与熊蜂（Bombus impatiens）丰度呈正相关（r=0.76，p<0.01）。

**管理策略优化建议**：
1. **焚烧周期控制**：春季焚烧应间隔5-8年，避免连续焚烧导致地被植物单一化（参考美国中西部高草草原管理实践）；
2. **植被结构调控**：在原始残留地中引入人工林营造间隙地（建议间距20-30米），使树冠覆盖率降至60%以下，同时增加细木质残体（FWD）密度至1.5 kg/m2；
3. **花期多样性管理**：恢复地应种植延长花期（5-9月持续开花）的先锋物种（如 Andropogon gerardii），而自然化退耕地需加强杂草控制（如 suppression of Canada thistle），以维持开花植物多样性（94种/公顷）；
4. **熊蜂专项保护**：针对 B. impatiens 等优势物种，建议在5-6月焚烧后保留裸露基质2-3年，促进巢穴形成（被动采样显示此类生境丰度达12.14只/h）。

**生态学意义与挑战**：
研究揭示了高草草原管理中“三明治效应”——焚烧后初期（0-2年）因植被结构破坏导致蜂类减少，中期（3-5年）因开花植物爆发形成优势期，长期（>5年）则可能因演替停滞而再次衰退。这提示需建立动态监测网络，特别关注加拿大特有物种如锈斑熊蜂（B. affinis）的分布边界变化。

当前局限在于仅覆盖单一年份（2018）数据，且三个采样地存在管理类型分布不均（Ojibway 包含所有类型，Pinery 无自然化地）。未来需扩大时空尺度：
1. **时间维度**：延长观测周期至10年以上，追踪群落演替轨迹；
2. **空间维度**：在安大略省西北部（如Saskatchewan省）扩展研究，比较不同气候带管理策略有效性；
3. **技术升级**：引入AI图像识别技术（如无人机蜂类计数系统）替代人工采样，提升监测效率。

该研究为《生物多样性公约》2022-2030年计划在加拿大实施的“10%目标”（保护10%国土面积为高草草原和橡树灌丛）提供了科学支撑，特别建议将自然化退耕地比例从当前不足5%提升至15-20%，以维持蜂类多样性热点。