澳大利亚豆娘热耐受性的季节可塑性揭示其对未来气候变化的潜在适应力

本研究针对气候变暖背景下昆虫热耐受性机制这一关键科学问题，通过监测澳大利亚两种豆娘(Ischnura heterosticta和Xanthagrion erythroneurum)在不同季节的临界热极限(CTmax/CTmin)变化，首次揭示了其热耐受广度(thermal breadth)的季节性动态特征。研究发现夏季个体热安全边际(thermal safety margin)显著降低，表明极端高温事件可能威胁种群存续，为预测气候变化下水生昆虫脆弱性提供了重要生理学依据。

　　

随着全球气候变暖加剧，极端高温事件频发，昆虫作为变温动物其生存正面临严峻挑战。热耐受性(thermal tolerance)被认为是决定物种适应能力的关键生理指标，其中临界热最大值(CT_max)和临界热最小值(CT_min)构成的"热耐受广度"(thermal breadth)尤为重要。然而，现有研究多关注地理种群差异，对同一种群季节性热适应可塑性的认知仍存在空白。澳大利亚麦考瑞大学的研究团队选择当地两种常见豆娘——异色异痣蟌(Ischnura heterosticta)和红腹豆娘(Xanthagrion erythroneurum)为模型，系统探究了其热耐受特征的季节动态规律。

研究团队在2022-2023年间按月采集标本，采用动态温控法测定CT_max（以1°C/2.6分钟速率升温至个体昏迷）和CT_min（以150分钟缓降至-4°C），通过计算热安全边际（CT_max-BIO5和BIO6-CT_min）评估未来气候情景下的生存风险。统计模型（glmmTMB）分析了日均温、体重、性别等因素的影响。

CT_max的季节变异
异色异痣蟌春季CT_max达43.4±0.04°C，显著高于夏季(43.0±0.07°C)，红腹豆娘呈现相同趋势。这与"夏季更高CT_max"的传统认知相悖，研究者推测可能源于春季更大温度波动需要更广适应范围。

CT_min的温度依赖性
两种豆娘CT_min均随日均温上升而增加（P<0.02），异色异痣蟌雄性个体表现更显著（Z=2.62）。夏季CT_min最高（红腹豆娘达4.2±0.18°C），反映高温环境下的代谢调节代价。

热耐受广度的收缩
春季热耐受广度最宽（异色异痣蟌40.6±0.05°C），夏季显著收窄至38.8±0.11°C。这种"两头宽中间窄"的模式提示夏季稳定高温可能放松对低温耐受的选择压力。

未来气候的警示
基于ACCESS-CM2模型预测，2080-210年夏季将有26%个体进入"热危险区"（CT_max-BIO5<0），而春秋季风险较低。这种季节异步性脆弱性为保护策略提供了精准时间窗口。

该研究首次量化了豆娘热耐受性状的季节可塑性，揭示出看似微小的生理调整（1°C变化）可能通过影响觅食、繁殖等关键行为决定种群存亡。特别值得注意的是，夏季热耐受广度的收窄与极端高温事件的叠加效应，可能成为气候变暖下水生昆虫的"阿喀琉斯之踵"。研究者建议未来保护计划应重点关注夏季栖息地的微气候调节，并为相关生理适应机制（如热激蛋白表达）的深入研究提供了重要基线数据。论文发表于《Oecologia》彰显其在生态生理学领域的标志性意义。