非本地蚂蚁与濒危岛栖节肢动物及脊椎动物的食物资源分配：DNA宏条形码揭示的生态位分化机制

这篇研究通过DNA宏条形码（DNA metabarcoding）技术，揭示了印度洋圆岛（Round Island）生态系统中非本地蚂蚁群落与两种濒危本土消费者——泰勒氏石龙子（Leiolopisma telfairii）和蛇岛蜈蚣（Scolopendra abnormis）——之间的食物资源分配模式。研究发现，尽管蚂蚁作为极端广食性（generalist）入侵者占据主导地位，但其与本土物种的饮食生态位显著分化，且成为后者的重要营养来源。季节性变化虽影响饮食组成，但资源分配格局保持稳定，表明非本地蚂蚁可能通过营养补充而非竞争压力融入这一孤立岛屿生态系统。

　　

引言

孤立岛屿生态系统因其独特的生物群落和脆弱的生态平衡，成为研究入侵物种影响的天然实验室。圆岛（2.19 km²）作为毛里求斯东北部的海洋岛屿，栖息着包括泰勒氏石龙子（IUCN易危物种）和蛇岛蜈蚣（IUCN易危物种）在内的特有濒危物种，同时被至少18种非本地蚂蚁入侵，其中大头家蚁（Pheidole megacephala）占无脊椎动物群落的85%。传统观点认为入侵蚂蚁通过捕食或竞争导致本土物种衰退，但本研究通过DNA宏条形码技术，首次系统解析了蚂蚁与两类形态差异巨大的本土消费者之间的营养关系。

方法

研究团队在2019-2020年干湿两季采集了1035只蚂蚁（11种）、43只蜈蚣和73份石龙子粪便样本。采用BerenF-LuthienR（靶向无脊椎动物）和UniPlant（靶向植物）引物进行PCR扩增，通过Illumina MiSeq测序获得3100万条reads。数据分析采用多元广义线性模型（MGLM）和Pianka生态位重叠指数，构建了包含129个营养类群的高分辨率食物网。

结果

1. 捕食关系：

   • 蚂蚁频繁出现在石龙子（39.7%样本）和蜈蚣（23.8%样本）的饮食中，成为重要营养来源。

   • 3.1%的蚂蚁样本检出蜈蚣DNA，但未发现蚂蚁或蜈蚣捕食石龙子的证据。

   • 蚂蚁群落表现出显著的种内捕食，如大头家蚁被同类及其他蚂蚁物种取食。

2. 资源分配：

   • MGLM分析显示三类消费者饮食组成显著差异（p<0.001），NMDS可视化证实其生态位分离。

   • 尽管整体食物网连接密度高达18.45（广食性特征），嵌套性指数（NODF=27.01）表明资源利用呈分区模式。

   • 蜈蚣主要捕食双翅目（64.3%样本）和半翅目（33.3%），石龙子兼食植物（如棕榈Latania loddigesii）和节肢动物，蚂蚁则以膜翅目（如共栖种Brachymyrmex cordemoyi）和植物（如Boerhavia coccinea）为主。

3. 季节性适应：

   • 干湿季转换导致饮食组成显著变化（p<0.001），但核心资源分配格局保持稳定。例如，石龙子在旱季增加动物性食物比例，而蚂蚁的动植物摄入比例保持均衡。

讨论

1. 非竞争性共存机制：

   蚂蚁通过极端广食性占据腐食链（如利用尸体资源），而石龙子和蜈蚣更多通过活体捕食获取营养，这种获取方式的差异降低了直接竞争压力。蚂蚁的超高丰度（占陷阱捕获无脊椎动物的60%-90%）反而为本土消费者提供了替代性食物来源，可能缓解了历史上因蚂蚁入侵导致的其他节肢动物衰退的影响。

2. 行为互补性：

   蜈蚣的夜行性与蚂蚁的昼行性活动模式，以及石龙子的杂食性策略，进一步减少了资源利用冲突。蚂蚁对蜈蚣巢穴的干扰（如喷洒蚁酸）等非营养相互作用仍需行为学验证。

3. 方法论启示：

   DNA宏条形码成功克服了传统方法难以比较远缘物种饮食的局限，揭示了跨类群营养网络的精细结构。但样本类型差异（蚂蚁嗉囊vs蜈蚣肠道vs石龙子粪便）可能影响多样性检测效率，需通过标准化采样优化。

结论

这项研究颠覆了入侵蚂蚁必然损害本土群落的传统认知，表明在圆岛生态系统中，非本地蚂蚁通过成为"营养桥梁"而非竞争者融入食物网。研究为岛屿生态系统的入侵管理提供了新视角：高丰度广食性入侵者可能通过资源分区与濒危物种形成动态平衡。未来需结合行为实验和长期种群监测，进一步解析非营养相互作用的生态后果。