欧洲池龟重引入对大型无脊椎动物群落的影响：基于最优觅食理论的生态功能研究

本研究通过环境DNA(eDNA)宏条形码技术，揭示了重引入欧洲池龟(Emys orbicularis)作为机会主义广食性捕食者的生态功能。研究发现这些人工繁育的亚成体龟类表现出高度多样化的食性（昆虫、腹足类、植物和两栖类），尤其偏好体型较大、寿命较长的猎物（蜻蜓目、鞘翅目和半翅目）。连续5年的监测表明，龟类重引入并未显著改变大型无脊椎动物(MI)群落结构，这主要归因于其较低的捕食压力。该研究为物种重引入对生态系统功能的影响提供了重要案例，证实了欧洲池龟作为新型顶级捕食者的生态角色。

　　

引言

在第六次物种大灭绝危机的背景下，物种重引入被认为是限制生物多样性丧失的重要策略。然而，关于重引入物种对现有生态系统功能的影响，特别是广食性物种的营养生态学研究仍较为缺乏。本研究以欧洲池龟(Emys orbicularis)为模型，基于最优觅食理论(MacArthur和Pianka，1966)，探究这种广食性捕食者的食性选择及其对大型无脊椎动物(MI)群落的影响。

材料与方法

研究在法国上莱茵河谷的Woerr地区进行，该地自2000年起开展欧洲池龟重引入项目。研究采用eDNA宏条形码技术分析了15只亚成体龟的粪便样本，重点关注其捕食的MI群落。同时，通过5年连续监测，评估了龟类重引入对MI群落的时间动态影响。MI群落采样采用S3m原型协议，在人工建造的两个驯化池(AP1和AP2)中进行。粪便样本使用三对通用引物(植物Sper01、昆虫Inse01和两栖类Batr01)进行DNA扩增和测序。

结果

MI群落动态

研究显示，在首次龟类释放前(2013年)，两个驯化池的MI群落已具有较高的物种丰富度和丰度。群落主要由鞘翅目(12种)、双翅目(8-10种)、异翅目(6-7种)、蜻蜓目(6-7种)和腹足类(8种)组成。连续5年的监测表明，尽管MI群落的组成和丰度随时间变化，但两个池塘的群落结构保持高度相似。方差分解显示，采样年份解释了77.6%的变异，而池塘身份仅解释5.1%。PERMANOVA分析证实年份对群落结构有显著影响，而池塘身份无显著影响。

龟类食性分析

粪便eDNA分析显示，释放后的龟类表现出高度多样化的食性：14份样本含植物DNA，10份含两栖类(Pelophylax)DNA，6份含MI(全部为昆虫)DNA。被捕食的MI主要为蜻蜓目(6种)、鞘翅目(2种)和半翅目(2种)。通过Ivlev选择指数分析发现，龟类显著偏好体型较大的猎物，如蜓科(Aeshnidae)、龙虱(Hyphydrus)和蝎蝽(Ranatra)，这些猎物的选择指数接近1。值得注意的是，体型较大的龟(>90mm)能够捕食潜在体型达60±20mm的猎物，而较小个体则主要捕食<20mm的猎物。

猎物生物特征

模糊对应分析(FCA)显示，被捕食的MI具有两个显著特征：较大的最大体型(4-8cm)和较长的生命周期(半化性，<1代/年)。递归分区分析证实被捕食和非被捕食MI在FCA轴2上的坐标存在显著差异(p=0.003)。

讨论

生态影响

研究发现欧洲池龟重引入并未显著改变MI群落的整体结构，这可能归因于：1)龟类种群密度较低；2)丰富的水生植被为猎物提供了庇护所；3)MI群落自身的演替动态。然而，首次释放最大体型龟类(2013年)后，AP2池的MI群落各项指标均出现急剧下降，提示体型较大的龟类可能对MI群落产生更强的影响。

食性选择

研究证实欧洲池龟是典型的广食性捕食者，但其食性选择遵循最优觅食理论的预测，偏好体型较大、寿命较长的猎物。这种选择可能受龟类自身体型调节，存在约90mm的体型阈值，超过该阈值的个体才能有效捕食较大猎物。这种体型介导的捕食策略在生态系统中形成了新的营养级，但尚未对现有食物网结构产生显著影响。

结论

本研究为理解重引入物种的生态功能提供了重要案例。欧洲池龟作为新型顶级捕食者，通过体型介导的捕食策略选择较大猎物，但当前的捕食压力尚不足以改变MI群落结构。研究结果支持物种重引入作为生物多样性保护的有效手段，同时强调需要长期监测以评估其生态影响。该研究也为湿地生态系统的保护和管理提供了科学依据。