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为探究气候变化影响昆虫群落结构的机制，研究人员对蒙古高原 66 个样地开展昆虫群落调查，分析气候、植被（NDVI）及土壤因子。发现降水和温度季节性是主要驱动力，NDVI 影响整体多样性，多因子共同作用影响物种丰富度，为草原生物多样性保护提供依据。
在广袤的草原生态系统中，昆虫作为生物多样性的关键组成部分，如同看不见的生态工程师，默默维持着生态平衡。它们既是植物的传粉者、分解者，也是食物链中的重要环节，其群落结构的稳定与否直接影响着生态系统的健康。然而，全球气候变化的加剧，正让草原面临退化、生物多样性锐减的严峻挑战。尽管科学界早已认识到气候变化是草原生态危机的重要推手，但气候季节性变化究竟如何精准调控昆虫群落的组成与多样性？不同季节的温度和降水波动，是否如同无形的指挥棒，引导着昆虫种群的消长？植被状态和土壤环境又在其中扮演着怎样的角色？这些问题如同迷雾，笼罩着草原生态保护的科学路径。
为了拨开这层迷雾，中国研究人员针对蒙古高原这一典型温带大陆性气候区的草原生态系统展开深入研究。蒙古高原拥有独特的气候梯度和丰富的昆虫种群，从东部湿润的草甸草原到西部干旱的荒漠草原，降水与温度的季节性变化形成了天然的生态实验场。研究团队的目标清晰而迫切：揭示气候季节性（尤其是降水和温度的季度波动）对昆虫群落结构、多样性及丰度的直接与间接影响，同时探究植被指数（NDVI）、土壤因子与气候因子的交互作用机制。这项发表在《Ecological Indicators》上的研究，不仅关乎昆虫本身的生存命运，更试图为全球气候变化背景下的草原生物多样性保护提供关键科学依据。
研究人员采用了多维度的技术方法：
- 野外调查与采样：在 2012-2021 年间，于蒙古高原（41°47′6″N～47°52′20″N，111°51′11″E～118°36′24″E）设置 3 条样带，覆盖 66 个样地，采用棋盘式扫网法（250 次 / 样方）采集昆虫，记录地理坐标、植被类型等信息。
- 多源数据整合：收集 19 个生物气候变量（如年降水量、温度季节性等）、NDVI（生长季 6-8 月平均值）、土壤理化性质（黏土 / 砂土 / 粉砂含量、有机碳、pH）及人类足迹数据（HFP）。
- 统计建模分析：通过主成分分析（PCA）解析昆虫群落组成，运用偏最小二乘路径模型（PLS-PM）量化环境因子对昆虫丰度、多样性及群落结构的直接与间接效应。
3.1 昆虫群落组成特征
研究共采集 36,809 头昆虫，优势科为叶蝉科（Cicadellidae）、斑翅蝗科（Oedipodidae）等 14 个科，占总丰度的 95%。PCA 分析显示，前 4 个主成分解释了 64.3% 的群落变异：
- PC1（22%）：与食虫虻科（Asilidae）、细蜂科（Proctotrupidae）正相关，反映对特定植被结构的偏好；
- PC2（17.9%）：与癞蝗科（Pamphagidae）正相关、蝽科（Coreidae）负相关，揭示对水分梯度的响应差异；
- PC3（13.7%）：与蝇科（Muscidae）、蚁科（Formicidae）正相关，可能与微生境温度有关；
- PC4（10.7%）：与蚁科、广肩小蜂科（Eurytomidae）正相关，与叶蝉科负相关，暗示土壤因子的影响。
3.2 昆虫丰度的环境驱动因素
PLS-PM 模型表明，** 季节性降水（年降水量 bio12、湿润季降水 bio16、温暖季降水 bio18）** 是昆虫丰度的主要驱动力：
- 正效应：降水增加促进蝽科（Coreidae）丰度，可能与其适应湿润环境的生理特性相关；
- 负效应：降水抑制斑翅蝗科、蝇科、茧蜂科（Braconidae），因降水冲刷影响其卵和幼虫存活，或通过植被遮阴（NDVI 升高）减少其微生境可用性。
此外，土壤质地（黏土、砂土含量）通过调节水分渗透间接影响昆虫生存环境，而经度梯度（反映水分分布）与降水效应协同作用。
3.3 昆虫多样性的气候与植被调控
- 物种丰富度（SR）：受地理因子（纬度、经度）主导，可能与气候梯度导致的栖息地异质性有关；
- Margalef 指数（物种丰富度指数）：受温度季节性（bio4）、等温性（bio3）正调控，表明温度波动幅度影响昆虫生命周期策略；
- Shannon-Wiener 指数（多样性指数）：由地理因子（空间异质性）和 NDVI 共同驱动，高植被覆盖提供多样微生境，促进物种共存。
3.4 群落组成的降水依赖性
降水的季节性变异（bio16、bio18）直接解释了群落组成变异的主成分 PC2 和 PC3：
- 湿润季降水增加促使喜湿类群（如蝽科）扩张，干旱类群（如癞蝗科）收缩；
- 降水通过改变土壤湿度（如黏土持水能力）和植被结构（NDVI）间接重塑群落，例如土壤黏粒含量高时，降水滞留加剧，抑制依赖干燥土壤产卵的直翅目昆虫。
结论与讨论：气候 - 植被 - 土壤的协同调控网络
这项研究揭示了蒙古高原昆虫群落对气候季节性的多维度响应机制：
- 降水的双重角色：既是直接的物理胁迫因子（如冲刷卵块、改变微气候），又是植被生产力的驱动因子（通过 NDVI 间接影响昆虫资源）；
- 温度的季节烙印：温度波动幅度（季节性交差）和极端低温（寒冷季温度 bio11）筛选出具有不同耐寒策略的物种，决定了群落的基础组成；
- 多因子交互作用：土壤质地（如砂土排水性）缓冲降水的直接冲击，而人类活动（HFP）可能通过改变土地利用方式放大或减弱气候效应。
研究的意义深远：在全球变暖导致极端气候频发的背景下，该成果为预测草原昆虫群落动态提供了关键模型，例如可通过监测生长季 NDVI 和湿润季降水预测蝽科等优势种的爆发风险。同时，研究强调了保护植被结构复杂性和土壤健康的重要性 —— 维持高 NDVI 的多样化植被类型，有助于增强昆虫群落对气候波动的韧性。未来研究可进一步结合高分辨率遥感数据与长期生态监测，深化对 “气候 - 生物多样性” 链式反应的理解，为草原生态系统的适应性管理提供更精准的科学支撑。
