社会性差异驱动两种木材食性蜚蠊的栖息地选择偏好及其对森林分解过程的生态意义

本研究针对温带森林中两种共存的木材食性蜚蠊（群居性Panesthia angustipennis spadica与亚社会性Salganea esakii）的栖息地选择机制展开研究。通过比较其群体结构、繁殖特征与腐朽木材偏好，发现社会性强度差异导致P. angustipennis spadica偏好高腐朽阶段（4-5级）易消化木材，而S. esakii选择低腐朽阶段（1-3级）耐久性木材维持多年群体。该研究首次揭示社会性程度通过影响资源利用策略塑造分解者生态位分化，为理解森林物质循环提供新视角。

　　

在温带森林生态系统中，木材分解过程是物质循环的关键环节，而木材食性昆虫在此过程中扮演着重要角色。其中，蜚蠊目（Blattodea）的Panesthiinae亚科昆虫因其独特的木材取食习性备受关注。然而，长期存在一个未被解答的生态学问题：当不同社会性程度的木材食性昆虫共存时，它们如何通过栖息地选择实现资源分配？特别是对于具有长期若虫期和成虫寿命的物种，稳定的栖息环境对后代抚育至关重要，但社会性强度差异是否会导致其对腐朽木材的偏好分化尚不清楚。

京都大学农业研究院森林生态实验室的研究人员Hiroki Ito和Naoya Osawa，针对日本九州地区共存的两种木材食性蜚蠊——群居性（gregarious）的P. angustipennis spadica和亚社会性（subsocial）的S. esakii开展了系统研究。通过为期两年的野外调查和实验室分析，发现社会性程度显著影响物种对木材腐朽阶段的偏好：P. angustipennis spadica更多利用高腐朽阶段（4-5级）的松软木材，而S. esakii主要占据低腐朽阶段（1-3级）的耐久性木材。这种分化源于两者不同的生活史策略——前者独立分散的若虫需要易消化且营养丰富的基质，后者则需要持久性基质维持多年家庭群体。该研究成果发表于《Scientific Reports》，为理解社会行为与生态系统功能的关联提供了新证据。

研究采用多学科方法：1）在熊本县天草岛设置7个半圆形样地（半径15米），通过6次采样（2014-2016年）系统调查375段腐朽木材（直径≥5cm）中的昆虫分布；2）建立障碍模型（hurdle model）分析木材直径、腐朽等级（1-5级）与共生物种（蚂蚁、白蚁）对蜚蠊分布的影响；3）测量733个标本的前胸背板宽度，结合实验室饲养数据估算若虫龄期；4）解剖雌虫计数卵量以确定繁殖季节；5）采用Kruskal-Wallis检验比较不同群体类型对腐朽等级的偏好差异。

研究结果部分呈现以下重要发现：

Preferences of decayed woods
通过障碍模型分析显示，两种蜚蠊均偏好较大直径木材（P<0.001），但P. angustipennis spadica在高腐朽等级（4-5级）的出现概率显著增加（P=0.030），而S. esakii在低腐朽等级（1-3级）的个体数量更多（P=0.048）。特别值得注意的是，S. esakii的无若虫成虫对仅出现在腐朽等级2-3的木材中（P=0.021）。

Colony composition
群体结构分析揭示显著差异：P. angustipennis spadica群体规模较小（1.77±0.16只），90.8%群体无成虫；而S. esakii群体较大（4.29±0.35只），50.6%为双亲家庭（含若虫21.7%）。S. esakii中26.1%群体含多批次若虫（前胸背板宽度比>1.7），表明其能维持多年家庭。

Reproduction
繁殖数据显示：两种蜚蠊均在5-7月怀卵，9月出现最小若虫。P. angustipennis spadica单次产卵量（23粒）显著高于S. esakii（14.00±0.85粒），且39.4%的S. esakii雌虫在繁殖期无卵，反映其繁殖投资更谨慎。

讨论部分强调了三方面科学意义：首先，社会性程度通过影响资源利用策略驱动生态位分化——群居性P. angustipennis spadica若虫独立生活能力使其能利用高腐朽木材的易消化特性，而亚社会性S. esakii对低腐朽木材的偏好与其长期家庭抚育需求直接相关。其次，这种分化可能影响森林分解过程的空间格局，P. angustipennis spadica加速高腐朽木材的最终分解，S. esakii则延长中低腐朽木材的分解周期。最后，研究揭示了行为生态学与生态系统生态学的交叉点，为理解社会性进化（如从群居性到亚社会性）的生态驱动因素提供了典型案例。

该研究的创新性在于首次量化了社会性强度与木材分解阶段的关联，挑战了传统上仅从物理化学特性理解分解过程的范式。未来研究可拓展至其他地理区域或社会性梯度更广的物种，以验证这一模式的普适性。此外，人为干扰导致的粗木质残体（Coarse Woody Debris）数量变化可能通过影响这类关键分解者的栖息地，进而改变森林物质循环速率，这为生态系统管理提供了新的考量维度。