探秘加拿大西部:解析景观因素对有益节肢动物的影响及生态意义

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Scientific Data 5.8

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  在全球生物多样性面临威胁的当下,为探究景观配置等因素对有益节肢动物(传粉昆虫和害虫天敌)的影响,研究人员对加拿大西部开展研究。他们收集超 20 万标本,发现其分布受多种因素影响,该研究对保护生物多样性意义重大。

  在地球生物多样性的宏大画卷中,如今正上演着一场令人揪心的 “褪色” 危机。全球范围内,生物多样性的急剧减少成为了高悬于人类头顶的达摩克利斯之剑,严重威胁着自然生态系统的稳定。要知道,这可不是简单的生态问题,它紧密关联着人类的生存根基,关乎食物供应、水源安全以及清新空气的获取。
就拿农业领域来说,生物多样性的支撑作用至关重要。其中,有两类关键的生态系统服务,都依赖于丰富多样的节肢动物群体。一类是传粉(Pollination),想象一下,田间的农作物若缺少了蜜蜂等传粉昆虫的辛勤劳作,那将面临怎样的减产困境;另一类则是害虫捕食(Predation of pest arthropods),这些 “田间小卫士” 默默守护着庄稼,抵御害虫的侵袭。据研究,在多个国家,23 - 33% 的农作物产量依赖于传粉昆虫,其每年创造的经济价值高达 2670 - 6670 亿美元 。而且,那些依赖传粉的农作物还是人体多种重要微量元素的主要来源。在害虫防治方面,仅美国本土的捕食性节肢动物每年就能为农业节省约 136 亿美元。

然而,气候变化和土地利用变化的双重 “紧箍咒”,让这些有益节肢动物的生存状况愈发艰难。它们在不同的分类群和地理区域,应对这些威胁的能力各不相同。但目前,我们对气候和景观如何影响它们的种群动态,以及它们在时空上的分布、数量和多样性变化,了解还十分有限。为了填补这一知识空白,来自加拿大卡尔加里大学(University of Calgary)等多个机构的研究人员,踏上了探索之旅。

他们将目光聚焦于加拿大西部,这里既有广袤的农田,又有连绵的山脉,生态系统丰富多样。研究人员开展了一项大规模的研究,从 2015 - 2019 年,采用被动采样(Passive sampling)的方法,在加拿大落基山脉(70 个采样点)和农业密集的加拿大草原(339 个采样点)这两个重点区域,收集了共计 409 个采样点的样本。最终,他们收获了超过 20 万份标本,涵盖 5 个节肢动物目、26 个科,其中既有传粉的膜翅目(Hymenoptera)、双翅目(Diptera)昆虫,也有害虫天敌鞘翅目(Coleoptera)、蜘蛛目(Araneae)和盲蛛目(Opiliones)的节肢动物。该研究成果发表在《Scientific Data》上,为我们深入理解有益节肢动物的生态奥秘打开了一扇新的大门。

研究人员采用的主要关键技术方法如下:

  • 被动采样技术:利用不同类型的陷阱收集节肢动物标本,如用蓝色风向标陷阱(Blue vane traps)和彩色杯陷阱(Colored cup traps)捕捉传粉昆虫,用陷阱(Pitfall traps)收集害虫天敌。
  • 标本处理与鉴定技术:采集的标本经过清洗、固定、标注等处理,鉴定工作细致到尽可能小的分类群,92.4% 的标本能鉴定到物种水平。
  • 数据处理技术:原始数据通过多个数据表进行管理,经过错误检查、清洗和筛选后,合并成统一的数据库,并添加新的字段用于描述数据。

研究结果主要包括以下几个方面:

  • 不同区域的研究重点及成果:在山地研究中,研究人员借助海拔变化模拟气候变化,沿着登山步道设置采样站,仅使用蓝色风向标陷阱。他们发现不同海拔高度的节肢动物种类和数量有所差异,例如在某些海拔区间,特定的熊蜂(Bombus)种类更为丰富。在农业研究方面,聚焦于草原地区的作物和非作物区域,特别是油菜(Canola)作物。研究发现,非作物栖息地(如本土草原、湿地等)对传粉昆虫和害虫天敌的数量和分布有显著影响。例如,位于农田中的坑洼湿地(Pothole wetlands),虽面积较小,但为本土蜜蜂提供了重要的栖息场所。
  • 标本的详细信息:对采集到的标本进行详细分类鉴定,发现膜翅目昆虫种类最为多样,盲蛛目种类最少。部分标本还进行了性别或等级鉴定,如蜜蜂的不同等级(雄蜂、工蜂、蜂王)。每个标本都有唯一的编号,并存放于卡尔加里大学动物学博物馆的无脊椎动物区。
  • 数据处理及数据库构建:原始数据经过多步处理,去除错误和冗余信息,构建统一数据库。新增的字段(如 origin、site year、duration、BPID 等)有助于更准确地描述数据的来源、采集时间和采集方式等信息。

综合来看,该研究得出结论:景观配置、组成以及与自然植被的距离等因素,对有益节肢动物的生物多样性和保护有着重要影响。这一研究意义非凡,为后续制定针对性的保护策略提供了关键依据。它让我们明白,在土地利用规划和农业生产过程中,合理保护和规划非作物栖息地,对于维护生物多样性、保障农业生态系统的稳定至关重要。同时,研究也指出了当前研究存在的局限性,如被动采样方法的不足、研究设计可能导致部分物种未被充分代表等,为后续研究指明了方向。相信在未来,随着研究的不断深入,我们能更好地保护这些对生态系统至关重要的有益节肢动物,守护地球生物多样性的璀璨星空。

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