欧洲池塘水生昆虫跨生态系统输出多不饱和脂肪酸（PUFA）的大尺度格局与驱动机制研究

这篇研究首次在欧洲大陆尺度上揭示了永久性池塘通过水生昆虫羽化向陆地生态系统输出的生物量、脂质及多不饱和脂肪酸（PUFA）的时空格局。研究发现温度是驱动生物量输出的关键因素（解释27.6%变异），呈现单峰响应曲线；EPA和DHA等ω-3 LC-PUFA的输出高度依赖蜉蝣目（Ephemeroptera）和幽蚊科（Chaoboridae）等关键类群。研究证实人类活动通过影响气候（温度）和土地利用（营养状态）间接调控了这种跨生态系统营养输送的质量与数量。

　　

欧洲池塘的营养输送密码：水生昆虫如何塑造陆地食物网

Abstract

永久性池塘作为关键景观单元，通过羽化昆虫向陆地输出多不饱和脂肪酸（PUFA）等必需营养物质。这项横跨11个欧洲国家、36个池塘的四季研究发现，生物量和PUFA输出随纬度升高而降低，春夏季节输出更高。温度是最重要的预测因子，呈现单峰响应关系——在寒冷地区增温促进输出，但在温暖地区可能产生负面影响。值得注意的是，幽蚊科（Chaoboridae）的羽化直接决定了二十二碳六烯酸（DHA）的输出格局。

引言

跨生态系统的有机质流动对生态系统功能至关重要，但小型水体（<5公顷）的营养输出长期被忽视。PUFA作为增强消费者适应性的关键物质，其输出模式受昆虫群落组成和池塘营养状态（以叶绿素a为指标）双重调控。温度升高可能通过表型可塑性降低水生昆虫PUFA含量，而富营养化会通过改变藻类群落减少ω-3 LC-PUFA的传递。这些过程正受到气候变化和土地利用等人为活动的深刻影响。

材料与方法

研究网络覆盖北纬36°-59°的36个池塘，通过漂浮式羽化陷阱（500μm网目）采集昆虫。每个池塘在2020-2021年间进行四次季节性采样，测定生物量、总脂质（TL）和特定脂肪酸含量。环境参数包括水温、电导率、叶绿素a浓度等。土地利用数据通过Corine Land Cover数据库在100-1000m缓冲区提取。采用线性混合效应模型（LMM）分析驱动因素，并通过冗余分析（RDA）探讨群落组成与环境的关系。

结果

生物量输出呈现显著纬度梯度，冬季高纬度池塘因结冰输出为零，夏季最高达208.2 mg DW m^-2 d^-1。脂质占生物量的14.9±6.2%，其中PUFA占2.63±1.3%。温度解释27.6%的生物量变异，最佳响应区间约20°C。幽蚊科虽仅贡献4.9%生物量，却决定了57.2%的DHA输出。土地利用通过改变群落结构间接影响输出，农业和城市化区域摇蚊科（Chironomidae）比例升高。

讨论

羽化输出的季节差异在高纬度更显著，这与温度驱动的物候变化一致。蜉蝣目和幽蚊科作为"营养热点类群"，其EPA和DHA含量分别达33.7%和57.2%。值得注意的是，与假设相反，叶绿素a（Chl a）对生物量无直接影响，但正相关于PUFA含量（p<0.01），暗示富营养化可能通过改变食物网基底质量而非数量影响输出。电导率的正向效应（p=0.016）提示离子浓度可能调节昆虫发育。

结论

这项大陆尺度研究揭示了池塘作为"营养泵"的生态功能：温度调控输出强度，而关键类群决定输出质量。随着气候变化，温度升高可能重塑输出格局——寒冷地区受益而温暖地区受损。保护幽蚊科等关键类群对维持陆地消费者的ω-3 LC-PUFA供给至关重要。未来需结合自动监测技术捕捉羽化峰值，以应对气候驱动的物候失配风险。