火烧与未火烧草原中蚂蚁物种共存的温度-优势度权衡与诱饵发现机制研究

推荐：本研究针对竞争性强的蚂蚁如何在有限空间共存这一生态学难题，通过对比南非KwaZulu-Natal省火烧与未火烧草原，探究温度-优势度权衡和诱饵发现-优势度权衡机制。研究发现优势种Pheidole megacephala能耐受更广温度范围并快速发现资源，火烧通过改变竞争交互而非权衡机制影响群落结构，为理解干扰环境下物种共存提供新视角。

　　

在生态学领域，蚂蚁作为高度社会化的昆虫，其群落中多种物种如何在狭小空间共存始终是令人着迷的科学问题。传统理论认为，竞争排斥原则应使生态位相似的物种难以共存，但现实中1平方米内可发现多达30种蚂蚁。这种矛盾现象在火烧频繁的草原生态系统中尤为显著——火灾作为自然干扰因素，既能清除植被改变微环境，又可能重塑物种间的竞争格局。那么，在火烧与未火烧的草原中，究竟哪些机制维系着蚂蚁群落的稳定共存？

南非夸祖鲁-纳塔尔大学（University of KwaZulu-Natal）的研究团队选择校园内周期性火烧的草原为研究对象，通过对比2017年与2018年火烧区的蚂蚁群落，揭示了温度耐受性与资源获取能力在物种共存中的关键作用。这项发表在《Acta Psychologica》的研究创新性地将行为观察与温度监测相结合，为理解干扰环境下的生物多样性维持机制提供了新证据。

研究人员采用标准化诱饵实验（cat food bait）和陷阱法（pitfall traps），在300米样带设置5个重复网格，记录15分钟间隔的蚂蚁活动、种间交互及地表温度。通过六点量表量化蚂蚁丰度（1=1只；6≥50只），结合攻击行为频次计算优势度指数，并分析温度参数（20-47°C）与发现效率的关系。

蚂蚁优势度与物种组成
火烧区12种蚂蚁中，Crematogaster rectinota和Pheidole megacephala凭借94%和82%的交互胜率成为行为优势种，同时占据30%和10%的诱饵位点。未火烧区P. megacephala表现更突出，垄断95%诱饵并占个体总数的61%。值得注意的是，火烧使Myrmicaria natalensis从优势种（70%胜率）降为未火烧区的从属种，揭示火灾对等级结构的重塑作用。

竞争交互动态
459次种间交互数据显示，火烧区竞争强度显著更高（p=0.039），P. megacephala参与103次交互。这与植被简化假说一致——火烧后裸露地表可能增加物种接触频率。但温度差异（火烧区平均27-30°C vs 未火烧区32-35°C）也可能是关键驱动因子。

温度-优势度权衡
尽管优势种在未火烧区耐受更高温度（最高45°C），但线性回归显示温度与优势度无显著关联（R²=0.04-0.43）。仅最小温度呈现预期负相关趋势，表明优势种具有更广温度适应范围而非严格的热敏感特性。

发现-优势度权衡
颠覆传统认知的是，优势种在两地均更快发现诱饵（火烧区35% vs 未火烧区33%），且发现时间与优势度无显著关联（p>0.05）。P. megacephala同时具备快速资源定位和强力防御的"超优势"特性，可能抑制从属种的活动窗口。

这项研究挑战了经典权衡理论在草原蚂蚁群落中的普适性。结果表明：1）火烧通过温度介导（而非植被结构）改变竞争强度；2）优势种广温性适应削弱了温度-优势度权衡；3）超级竞争者P. megacephala的存在可能压制其他物种的生态位分化。这些发现为理解人类干扰（如计划火烧）下的生物多样性保护提供重要启示——当单一物种同时具备多项竞争优势时，传统共存机制可能失效，亟需探索寄生、互利共生等替代性维持途径。未来研究需扩展至不同季节极端温度条件，并关注城市化对微型捕食者群落的潜在影响。