农业土地利用对熊蜂和食蚜蝇形态特征及丰度的时间稳定性影响

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:Basic and Applied Ecology 3.0

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  为探究土地利用和气候对传粉者的影响是否具时间稳定性,研究人员以熊蜂(Bombus lapidarius)和食蚜蝇(Episyrphus balteatus)为对象,分析其形态(体型、翅不对称性)与丰度数据。发现多数土地利用胁迫效应稳定,仅局部土地利用和气候因素与年份存在交互作用,揭示传粉者持续受农业土地利用压力。

  
传粉者是生态系统的重要成员,然而全球范围内,它们正面临着来自环境和人为因素的严峻威胁,尤其是在农业区域。土地利用集约化、栖息地退化、花卉资源减少以及农药使用等问题,不仅导致传粉者多样性和丰度下降,还可能通过影响个体健康和形态特征,对生态系统功能构成威胁。例如,体型大小和翅不对称性等形态指标,能反映传粉者对环境压力的适应性变化,也与它们的觅食能力、繁殖成功率密切相关。但目前,关于不同胁迫因素对传粉者形态和丰度影响的时间稳定性研究尚不充分,我们不清楚这些影响是长期稳定的,还是会随年份变化而波动。

为填补这一研究空白,来自相关研究机构的研究人员开展了一项针对农业草地中熊蜂(Bombus lapidarius)和食蚜蝇(Episyrphus balteatus)的长期研究。该研究基于欧洲最大的生态研究平台之一 “生物多样性探索者”(Biodiversity Exploratories)的长期数据,分析了 2008、2012 和 2020 三个年份中,这两种传粉者的体型、翅不对称性及丰度变化,结合局部和景观尺度的土地利用强度、花卉资源可利用性等环境变量,以及气候因素,探讨了胁迫效应的时间稳定性。研究结果发表在《Basic and Applied Ecology》,为理解农业土地利用对传粉者的长期影响提供了重要依据。

研究主要采用了以下关键技术方法:通过标准化的样地调查和扫网采集,获取不同年份熊蜂和食蚜蝇的样本;利用几何形态测量学,以翅质心大小(CS)作为体型指标,并计算左右翅质心大小差异衡量翅不对称性;运用线性混合效应模型(LMM)和广义线性混合模型(GLMM),分析环境变量与形态、丰度数据的关系,同时纳入年份与环境变量的交互项,检验效应的时间稳定性。样本来自 “生物多样性探索者” 项目在三个区域(Schw?bische Alb、Hainich-Dün、Schorfheide-Chorin)的草地样地,涵盖不同土地利用强度梯度。

形态特征


熊蜂体型与局部土地利用强度(LUI)呈负相关,与局部花卉覆盖呈正相关。例如,土地利用强度高的样地,熊蜂体型显著较小,而花卉资源丰富的样地中熊蜂体型更大。气候因素方面,温度和降水与年份的交互作用显著影响熊蜂体型,表明气候效应可能随年份波动。熊蜂翅不对称性随季节推移逐渐降低,可能与早期资源有限导致的发育压力有关,同时高温会加剧不对称性,但局部土地利用强度与年份的交互作用对不对称性的影响不一致。

食蚜蝇体型受景观尺度土地利用和温度影响更显著。景观中集约草地和农田比例增加,会导致食蚜蝇体型减小,可能与农药使用减少蚜虫猎物或直接抑制幼虫发育有关。温度对食蚜蝇体型的影响存在年份差异,2012 年呈现相反趋势,反映出气候效应的时间变异性。此外,未发现环境变量对食蚜蝇翅不对称性的显著影响。

丰度


熊蜂丰度与局部花卉覆盖正相关,花卉资源丰富的样地中熊蜂数量更多,呈现明显的季节性峰值(6 月)。食蚜蝇则表现出相反的趋势,其丰度随局部土地利用强度增加而上升,与花卉覆盖负相关,季节性峰值出现在 7 月。这种差异可能与两者的食性和生活史有关:熊蜂依赖花卉资源喂养幼虫,而食蚜蝇幼虫以蚜虫为食,集约化管理可能改变植物 - 蚜虫群落结构,影响食蚜蝇的繁殖环境。

研究结论表明,多数土地利用胁迫对传粉者形态和丰度的影响在三个年份中保持稳定,揭示了农业区域传粉者长期面临的持续性压力。尽管局部土地利用强度和气候因素存在与年份的交互作用,但整体趋势显示,集约化土地利用会通过减少花卉资源、增加环境压力,导致熊蜂体型缩小、丰度下降,而食蚜蝇虽能在高强度利用区域维持数量,但其体型减小可能暗示潜在的健康风险。

这项研究的重要意义在于,它首次通过长期数据证实了土地利用效应的时间稳定性,为农业景观中传粉者保护提供了关键证据。研究提示,减少土地利用强度、增加花卉资源可利用性,尤其是在局部尺度优化栖息地质量,可能是缓解传粉者衰退的有效策略。同时,需关注气候因素与土地利用的交互作用,在气候变化背景下,制定适应性管理措施,以保障传粉服务和生态系统功能的可持续性。

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