气候变化下耐抗性石蝇Nemoura cinerea的种群动态响应机制与生态恢复力研究

本研究针对气候变暖与干旱对水生昆虫的长期影响机制尚不明确的问题，通过分析荷兰42年野外监测数据并结合实验室微生态实验，揭示了常见石蝇Nemoura cinerea（襀翅目：短尾石蝇科）虽受高温与干旱负面影响的本质，但其种群数量仍因水质改善和生物互作改变而呈现增长。该研究为理解气候韧性物种的适应机制提供了关键证据，对水生生态系统保护具有重要启示意义。

　　

随着全球气候变化加剧，水生生态系统正面临前所未有的压力。气温升高、极端热浪和干旱事件频发，对溪流生物群落造成严重威胁。以往研究多关注敏感物种或指示物种，而那些看似具有较强抵抗力的常见物种如何应对气候变化，其长期种群响应机制如何，仍是一个未被充分探索的科学问题。正是在这样的背景下，荷兰阿姆斯特丹大学等机构的研究团队选择了一种广泛分布于低地溪流、被认为对干旱具有一定抵抗力的水生昆虫——Nemoura cinerea（一种短尾石蝇）作为研究对象，试图揭示其面对升温与干旱时的恢复力与脆弱性，并解析其长期种群动态的驱动机制。

该研究结合了长期野外监测与实验室控制实验两种方法。团队分析了来自荷兰1365个站点、跨越42年（1980–2022）的宏 invertebrate 监测数据，关联了包括气温和降水在内的多个气候因子；同时通过微宇宙实验，模拟不同温度（13°C与18°C）和干旱持续时间（持续淹没至3周干旱）条件，观察N. cinerea若虫的羽化成功率、羽化时间以及成虫的体型和体重等适合度指标。

主要技术方法包括：基于欧盟标准的多生境采样与物种鉴定；利用欧洲气候评估数据集（E-OBS）获取气象数据；使用广义线性混合模型（GLMM）和广义加性模型（GAM）分析长期种群动态与气候因子的关系；在受控实验室环境中设计 2×4 因子实验（温度与干旱处理），测量羽化率、干重与翅长等指标。

研究结果：

长期气候驱动因子与种群变化

Nemoura cinerea的种群丰度在过去42年中总体呈显著上升趋势，每1.25 m²样本平均个体数从198年的6.42增至2022年的37.57。然而，多个气候因子却对其丰度产生显著负面影响，包括春季降水、春季温度、夏季降水，以及春季和秋季温度与降水的交互作用。这说明尽管气候压力增大，该物种仍表现出一定的种群恢复力。

高温与干旱对羽化与适合度的影响

实验室实验表明，高温（18°C）显著加快了N. cinerea的羽化速度，但干旱持续时间对羽化成功率无显著影响。在持续淹没条件下，高温导致成虫干重和翅长减小，反映出其适合度降低；然而，在最长干旱处理（3周干旱）中，高温下的个体反而比低温下更大更重，说明在极端干旱下，高温带来的快速发育可能有助于个体提前羽化以逃避逆境。

性比与体型差异

实验中发现羽化个体中雄性比例显著高于雌性，但温度和干旱处理对性比无影响。雌性个体在干重和翅长方面均显著大于雄性，说明其潜在繁殖投资可能更高。

讨论与意义：

本研究首次系统揭示了Nemoura cinerea这一常见且被认为耐抗的水生昆虫在面对气候变暖与干旱时所表现出的双重响应：尽管升温和干旱直接导致其适合度下降，长期气候压力也对其种群有负向影响，但种群整体仍呈现增长趋势。这种看似矛盾的现象可能源于其他环境因子的改善，如水质提升（营养水平降低）、间歇性水域增加，以及生物互作关系的改变——竞争对手和捕食者因更易受干旱影响而减少，从而间接为N. cinerea提供了更有利的生存条件。

该研究强调，即使是那些被视为对气候变化具有较强抵抗力的物种，其实也遭受着气候压力的负面影响，只不过这些影响可能被其他生物与非生物因素的变化所抵消。这一发现对预测未来水生生物群落结构变化、制定保护策略具有重要价值，也为理解多重胁迫下物种响应机制提供了新视角。论文发表于《Aquatic Sciences》，为相关领域的研究提供了重要数据和理论支持。