欧洲蚂蚁暗多样性的纬度梯度格局及其潜在驱动机制解析

本研究揭示了欧洲蚂蚁群落暗多样性（dark diversity）的纬度梯度格局，通过分析415个群落数据结合物种分布模型（SDMs），发现暗多样性随纬度降低而增加（尤其在海拔较高区域），并与行为优势种相对丰度呈正相关。该研究创新性地提出：南部纬度更优环境条件形成大型物种库（species reservoir），但竞争排斥导致高暗多样性；北部则以环境过滤（environmental filtering）为主导。成果为理解群落构建（community assembly）中生物互作与环境因子的相对作用提供了新视角，对生物多样性保护策略具有启示意义。

　　

引言

物种分布格局研究长期聚焦于观测丰富度（observed richness），而暗多样性（dark diversity）——即区域物种库中能适应本地环境但实际未出现的物种集合——为生态学研究提供了新维度。欧洲蚂蚁作为生态服务关键类群，其暗多样性格局与驱动机制尚不明确。本研究首次系统探讨纬度、海拔及生物压力（biotic pressure）对欧洲蚂蚁暗多样性的影响。

材料与方法

研究覆盖欧洲34°30′N-71°17′N的415个蚂蚁群落（图1），整合文献数据与实地调查，构建包含278种欧洲蚂蚁的63,111条分布记录数据库。通过最大熵模型（MaxEnt）建立物种分布模型（SDMs），筛选7个环境变量（如年均温、降水季节性等），采用最大化敏感度-特异度总和法生成二进制分布图，叠加后获得期望丰富度（expected richness）。暗多样性计算为期望与观测丰富度差值，群落完整性指数（CCI）则反映观测与暗多样性比值。行为优势种（如Formica rufa类群）丰度作为生物压力指标，通过广义最小二乘法（GLS）分析空间自相关效应。

结果

1. 纬度与海拔交互效应：暗多样性呈现显著负纬度梯度（p < 0.001），南部群落暗多样性比北部高95%（图3A）。该效应随海拔升高加剧（图4），如南纬37°、海拔2000 m处暗多样性达峰值，表明环境过滤在北部/高海拔区域主导群落构建。

2. 生物压力作用：行为优势种丰度每增加10%，暗多样性上升7.8%（表1），证实竞争排斥导致潜在适生物种未能定居。但部分高优势种丰度群落仍显示低暗多样性，反映环境约束的压倒性影响。

3. 群落完整性：CCI与纬度正相关（R²=0.10），南部群落CCI值低至-3.17，揭示其暗多样性增速远超观测丰富度，暗示巨大未开发物种库的存在。

讨论

纬度梯度机制：南部欧洲作为冰期避难所，积累了大量适应温暖环境的蚂蚁物种，但竞争排斥（如优势种资源垄断）导致高暗多样性；北部严酷环境通过温度适应性筛选，仅少数特化物种（如耐寒的Myrmica属）能存活，物种库与暗多样性同步降低。

海拔的调节作用：中海拔区域在南部表现出"最佳环境窗口"——温度适宜且人为干扰较少，但暗多样性仍高，可能源于扩散限制或微生境异质性。

生物压力的双面性：尽管优势种通过干扰（如化学威慑）增加暗多样性，但其效应受气候约束调制。例如北欧Formica rufa群落虽具高优势种丰度，但低温限制使暗多样性维持低位，印证环境过滤的优先级。

生态学启示

本研究突破传统丰富度分析局限，揭示：

1. 南部蚂蚁群落的保护需重点关注栖息地连通性（缓解扩散限制）与竞争调控；

2. 北部群落因物种库贫乏更易受灭绝漩涡威胁，需优先保护；

3. 暗多样性组成分析（如未出现物种的功能特征）可作为诊断群落健康的新工具。

未来方向

建议结合分子技术解析暗多样性物种的扩散历史，并开展控制实验验证竞争-环境过滤的权衡阈值。该框架可拓展至其他类群，为全球变化下的生物多样性预测提供新范式。