气候驱动下的物种分布变迁：群落多样性通过多生活史阶段竞争调节缓解外来种入侵压力

本研究通过实验生态学方法，探讨了气候驱动的物种分布变迁（Range shifts）中群落多样性对竞争动态的调节作用。以蜻蜓目昆虫为模型，发现群落复杂性（Biotic resistance）能显著抑制迁入种（Ischnura elegans）幼体生长速率，同时通过多物种互作提升本地种（Lestes sponsa）成体存活率。研究揭示了温度依赖性（15°C vs 20°C）和生活史阶段特异性（幼虫 vs 成虫）的竞争-促进转换机制，为气候变化下的生物多样性维持提供了新见解。

　　

引言

气候变暖引发的物种分布变迁（Range shifts）正重塑全球生态格局。与入侵生态学中的"生物抵抗"（Biotic resistance）概念相似，高多样性群落可能通过稀释竞争压力缓解迁入种对本地种的冲击。本研究以苏格兰北部新定殖的迁入种豆娘（Ischnura elegans）和本地种翡翠豆娘（Lestes sponsa）为模型，通过跨生活史阶段（幼虫-成虫）的竞争实验，探讨群落复杂性（单种/两种/三种组合）与温度（15°C/20°C）的交互效应。

方法

幼虫实验：设计6种竞争处理（L1-L6），保持总密度18只/组，在受控温箱中开展7天实验。监测存活率、生长概率（头宽增加≥0.05mm）和生长速率（mm/day）。成虫实验：在1.5m³网笼中进行24小时观测，记录存活率和雌性交配骚扰（荧光粉末标记法）。采用广义线性混合模型（GLMM）分析温度、处理组和形态参数的效应。

结果

迁入种动态：
幼虫阶段：多物种处理（L6）使I. elegans生长速率显著降低21.7%（p=0.024），但存活率在含L. sponsa的处理中反而提高（OR=4.52）。15°C环境下幼虫生长概率比20°C高34.5%（p=0.019）。
成虫阶段：雌性存活率显著高于雄性（β=-4.24，p=0.002），但群落复杂性无显著影响。

本地种响应：
幼虫阶段：竞争处理和温度均无显著影响（p>0.05）。
成虫阶段：多物种处理（A4）在20°C时使L. sponsa存活率提升至92.3%，显著高于双种竞争（A2）的67.8%（p=0.029）。雄性存活率普遍低于雌性（β=-1.14，p=0.019）。

讨论

研究揭示了三个核心机制：

1. 生活史解耦：迁入种幼虫受群落复杂性抑制，而成虫不受影响；本地种则呈现相反模式，说明竞争压力存在发育阶段特异性。
2. 温度介导的互作转换：升温使多物种系统中的本地种从竞争劣势（15°C时存活率58.2%）转为竞争优势（20°C时92.3%），可能与热依赖的种间行为调节有关。
3. 功能性状调节：迁入种与功能相似的本地种E. cyathigerum竞争时表现最差，支持生态位分化假说。

这些发现拓展了传统生物抵抗理论，表明气候驱动的物种分布变迁中，群落多样性可通过生活史阶段依赖的竞争过滤（Competitive filtering）维持生物多样性。研究特别指出，简单的两物种竞争模型可能高估迁入种的负面影响，实际群落中存在的间接促进效应（如通过竞争者间的干扰释放）为物种共存提供了新解释。未来研究需结合野外长期监测，验证这些机制在自然梯度下的普适性。