白鹳巢穴衬垫揭示农业景观中甲虫功能多样性：一种非侵入性生物监测新机制

传统甲虫采样方法具侵入性且效率低，难以获取统计稳健样本。为评估白鹳（Ciconia ciconia）对鞘翅目（Coleoptera）功能多样性的指示潜力，研究人员通过分析巢穴衬垫材料（含反刍食团残骸及土壤样物质），结合2.5 km半径内景观结构（CORINE Land Cover数据），解析了32,277件甲虫残骸的生态功能。研究发现：森林比例与腐食性甲虫丰度正相关，耕地比例驱动植食性/捕食性甲虫群落演替，证实巢材可替代传统方法用于甲虫生物多样性评估，为农业景观生态监测提供新范式。

　　

论文解读

在气候变化与栖息地丧失加剧的"人类世"背景下，生物多样性评估亟需非侵入性方法。传统节肢动物采样需杀死生物且效率低下，难以满足统计需求。尤其对于白鹳这类依赖节肢动物哺育幼鸟的高营养级鸟类，其生存与甲虫等热适应性类群的关系在干旱生境中常被低估。白鹳种群在欧洲呈现东西分化趋势：依赖垃圾填埋场的西部种群数量激增，而以自然猎物为主的东部种群却持续衰退，暗示早期幼鸟食物短缺可能构成种群瓶颈。

波兰国家技术研究所生命科学学院（Institute of Technology and Life Sciences, National Research Institute）领衔的研究团队创新性地利用白鹳巢穴衬垫材料——由多年积累的反刍食团碎片与土壤样物质组成——开展甲虫多样性分析。研究人员采集波兰东南部8个至少使用15年的巢穴样本，通过漂浮法分离32,277件甲虫残骸（其中17,252件鉴定至科级），结合QGIS分析巢址2.5 km半径内土地覆盖类型（CORINE Land Cover 2012数据），采用主成分分析（PCA）、香农-维纳指数（Shannon-Wiener index）及功能群分类（营养群/生境关联/垂直分布/农业重要性）解析景观结构与甲虫群落的关联。

研究方法核心

1. 巢材处理：浸软后分离甲虫残骸，依据头胸腹特征计数，结合形态学鉴定至种/属级
2. 景观分析：基于11类CLC土地覆盖类型（如耕地/混合作物/森林），计算2.5 km半径内景观异质性
3. 功能群划分：依据食性（植食/腐食/捕食）、生境（非耕地/耕地/水域/广布）、垂直分布（地面/植被/水域）及农业价值（害虫/中性/益虫）分类
4. 统计分析：PCA解析景观-猎物关联，ANOVA检验组间差异，线性回归验证多样性指数相关性

研究结果

• 甲虫群落特征：优势类群为步甲科（Carabidae）、葬甲科（Silphidae）和金龟科（Scarabaeidae），占总数88-97%；大型猎物（体长>10 mm）占比65-99%，平均单猎物质量0.182-0.245 mg
• 景观驱动机制：森林主导区腐食性甲虫占比高达69%（如葬甲属Silpha spp.），耕地扩张使植食性（金龟科）与捕食性（步甲科）甲虫占比提升15倍；香农-维纳指数显示混合作物比例每增10%，甲虫多样性指数提升0.3（F(1,6)=7.92, p=0.03）
• 功能群响应：腐食性甲虫与森林覆盖率正相关（r=0.86），植食/捕食性类群随耕地比例上升；耕地占比>60%区域，步甲科占猎物总数52-60%

结论与意义
本研究首次证实白鹳巢材可作为甲虫多样性"自然档案馆"：巢穴底层的压实土壤层（源自猎物消化道二次沉积）高效保存甲虫几丁质残骸，其群落结构精准反映周边景观特征。白鹳通过选择性捕食大型甲虫（如体长40 mm的巨水龟Hydrophilus piceus）提供生态系统服务——巢材中害虫类群（如马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata）占19.3%，证实其生物防治价值。更为关键的是，研究发现填埋场附近繁殖的白鹳依赖甲虫作为早期幼鸟（<20日龄）的开口食物，这对解释西部种群扩张机制至关重要。

该成果发表于《Journal of Ornithology》，为生态监测提供三大范式突破：

1. 方法革新：替代传统杀生性采样，实现甲虫多样性无损评估
2. 瓶颈解析：揭示白鹳东部种群衰退的"双阶段营养瓶颈"（早期无脊椎猎物短缺+后期脊椎猎物不足）
3. 跨尺度指示：证实白鹳兼具"生态系统工程师"（通过巢材改造土壤）与"景观生物指示种"双重角色，其巢穴可整合数十年生态数据，成为气候变化下农业景观健康的动态标尺。未来需重点探究填埋场生态系统中腐食性甲虫（如葬甲科）对白鹳繁殖成功的贡献机制。