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【编辑推荐】为解析温带阔叶林演替中跨营养级多样性时空变化机制，研究人员以 91 个栎 - 鹅耳枥林分为对象，探究林下植物与嗜木甲虫（含 xylophages、saproxylophages 等功能类群）170 年演替动态。发现多样性呈非线性变化，早晚阶段达峰值，与光照波动密切相关，为森林保护策略提供科学依据。
森林是陆地生态系统的核心，但其演替过程中生物多样性的动态变化一直是生态学领域的重要谜题。在低地温带阔叶林生态系统中，由于大规模原始生境的缺失和长期多营养级数据的匮乏，人们对植物、昆虫等多类群在演替过程中的协同变化机制知之甚少。现行的森林管理实践往往聚焦于木材生产，导致中龄林阶段密集郁闭的林分成为主流，而早期开阔林隙和晚期老龄林阶段的生态价值被忽视，这使得依赖光照和死木资源的生物类群面临生存危机。如何通过科学手段揭示演替各阶段的多样性规律，进而指导森林保护与管理，成为亟待解决的生态保护命题。
为破解这一难题，来自捷克的研究团队（Vojtěch Lanta 等）以捷克东南部摩拉瓦河与迪耶河交汇处的洪泛区森林为研究区域，选取 91 个栎 - 鹅耳枥林分，构建了跨越 170 年演替序列的时间序列（包括 1-5 年的林隙、5-40 年的幼龄林、40-80 年的中龄林、80-120 年的成熟林及 120-170 年的老龄林），系统研究了林下植物与嗜木甲虫（包括木食性 xylophages、腐木食性 saproxylophages、腐食性 saprophages、食菌性 mycetophages 和捕食性 zoophages 等功能类群）的物种丰富度及功能性状变化。该研究成果发表于《Biological Conservation》，为温带阔叶林的生物多样性保护提供了关键科学依据。
研究主要采用了以下技术方法：通过样地调查获取不同演替阶段林分的植被组成和嗜木甲虫群落数据，利用广义加性模型（GAM）分析物种丰富度、功能群组成与林分特征（如冠层覆盖度、光照强度、死木量）的非线性关系，并结合功能群划分和生态性状分析揭示驱动多样性变化的关键因子。研究涉及的样本覆盖不同演替阶段的典型林分类型，其中早期林隙保留 5-10 株大树以模拟自然干扰后的生境连通性。
一、演替过程中林分特征的非线性变化
研究发现，冠层覆盖度、灌木覆盖度和光照强度在演替过程中呈现显著非线性模式（GAM, F=25.4, P<0.001；F=3.4, P=0.017；F=5.2, P<0.001）。早期林隙和老龄林阶段死木量较高，但统计显著性较低（GAM, F=1.43, P=0.23）。这一结果表明，光照可用性和死木资源随演替阶段的动态变化是驱动生物群落结构的核心环境因子。
二、植物与嗜木甲虫的多样性动态
林下植物和嗜木甲虫的物种丰富度均呈现 “早晚高、中间低” 的非对称双峰模式。早期阶段（林隙和幼龄林）因冠层开阔、光照充足，支持大量喜光植物（如高大草本）和依赖新鲜死木的木食性甲虫（xylophages），同时花期植物吸引访花甲虫群落。中龄林阶段（40-120 年）由于冠层郁闭、光照匮乏，仅少数耐阴物种（如湿生草本）和食菌性甲虫（mycetophages）得以存活，整体多样性显著下降。老龄林阶段，树木自然稀疏和衰老导致冠层再次出现间隙，死木分解程度增加，促使腐木食性（saproxylophages）和腐食性甲虫（saprophages）多样性回升，但仍未达到早期阶段的水平。
三、功能群对光照的响应机制
光照可用性是塑造功能群组成的关键因子：喜光植物功能群和木食性甲虫在早期阶段占优，耐阴植物和食菌性甲虫在中期繁盛，而晚期阶段则以腐生功能群为主导。研究还发现，保留大树的林隙策略可通过维持生境异质性和连通性，促进喜光物种的迁入，这对维持早期阶段的生物多样性至关重要。
四、保护策略的生态意义
现行森林管理中普遍缺乏对早期和晚期演替阶段的关注，导致依赖开阔生境和死木资源的物种衰退。研究指出，通过部分采伐并保留母树以营造异质冠层结构，同时保护老龄林中的大径死木和古树，可有效维持不同演替阶段的多样性热点。这一策略尤其适用于受人类活动强烈干扰的低地森林生态系统，有助于在气候变化背景下提升生态系统韧性。
研究结论与讨论
该研究首次在低地温带阔叶林系统中揭示了植物与嗜木甲虫多样性随演替的非对称双峰模式，证实光照波动和死木资源动态是驱动跨营养级多样性变化的核心机制。尽管早晚阶段的高多样性持续时间较短，但对整体森林生态系统的功能维持至关重要。研究结果挑战了 “老龄林是唯一多样性热点” 的传统认知，强调早期演替阶段（如保留大树的林隙）在生物多样性保护中的不可替代性。未来森林管理需打破单一追求木材生产的模式，通过模拟自然干扰（如周期性部分采伐）和保留结构性死木，构建包含多演替阶段的异质森林景观，这对缓解生物多样性丧失、应对全球变化具有重要指导意义。
研究同时指出，不同功能群对资源的特异性需求（如木食性甲虫依赖新鲜死木，腐木食性甲虫依赖分解后期死木）提示保护策略需精细化设计，针对不同演替阶段的关键资源（光照、死木类型）实施定向管理。该研究为多营养级协同保护提供了新范式，也为温带阔叶林生态系统的长期监测和适应性管理奠定了科学基础。
