《Environmental Pollution》：Enhanced impacts of fipronil under a warming scenario on functional traits of paddy invertebrate communities
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本研究针对全球变暖背景下农药生态风险加剧的科学问题，通过稻田中宇宙实验系统评估了杀虫剂氟虫腈与水温升高对无脊椎动物群落功能多样性的联合效应。研究发现两种胁迫因子交互作用导致功能多样性显著降低，并识别出捕食者、收集-滤食者等核心功能群对胁迫的响应模式，为评估气候变化下农药生态风险提供了功能导向的新视角。
随着全球气候变化加剧和农业集约化发展，淡水生态系统正面临着农药污染与水温上升的双重胁迫。尽管传统稻作系统因其小尺度人为干扰而维持着较高的生物多样性，但近年来系统性农药的广泛使用导致稻田生物多样性加速丧失。其中，苯基吡唑类杀虫剂氟虫腈因对水生节肢动物特别是蜻蜓若虫的显著毒性而备受关注，同时IPCC AR6预测本世纪末全球气温在最坏情景(SSP5-8.5)下可能上升4°C。然而，当前关于农药与升温复合生态效应的认知多源于实验室单物种研究，难以反映真实环境中复杂的生物互作关系，这迫切需要在生态系统层面开展多因子综合评估。
为此，研究团队在近畿大学校园内建立了16个不锈钢渗漏计中宇宙实验系统，采用2×2因子设计（对照、单氟虫腈处理、单升温处理、复合处理），通过为期5个月的监测，首次从功能摄食群视角解析了复合胁迫对稻田无脊椎动物群落的影响机制。研究创新性地采用功能多样性指数(Rao's Q)和Bray-Curtis相异度等多维度指标，结合广义线性混合模型(GLMM)等统计方法，揭示了复合效应的生态学机制。
关键技术方法包括：1）采用中宇宙实验模拟真实稻田环境；2）通过自动温控系统维持水温较对照组升高4°C；3）运用功能摄食群分类体系将无脊椎动物划分为5类功能群；4）基于生物量数据计算Rao's Q功能多样性指数；5）利用GLMM模型分析胁迫因子对群落结构的效应。
3.1 氟虫腈与升温对无脊椎动物分类单元数和生物量的复合效应
结果显示，虽然单一胁迫未显著影响分类单元数，但复合处理通过交互作用导致分类单元数显著降低(交互项z=-1.982, p=0.048)。总生物量仅在升温处理中显著下降(z=-4.229, p<0.001)，而昆虫生物量特异性受氟虫腈抑制(z=-4.606, p<0.001)，非昆虫无脊椎动物则对升温更敏感。
3.2 功能摄食群水平对胁迫因子的响应
功能多样性分析表明，复合处理通过显著交互作用导致Rao's Q指数急剧下降(交互项z=-2.252, p=0.024)。NMDS排序显示各处理组FFG组成显著分化(PERMANOVA: r2=0.148, p=0.001)。具体而言，氟虫腈显著抑制捕食者(z=-4.646, p<0.001)和收集-滤食者(z=-3.516, p<0.001)生物量，却促进刮食者生物量增加(z=2.674, p=0.007)；升温则对捕食者(z=-2.256, p=0.024)、收集-滤食者(z=-4.211, p<0.001)和收集-采集者(z=-2.683, p=0.007)均产生负效应。
研究结论强调，氟虫腈与升温的复合效应通过改变功能群组成（刮食者比例从对照组的23.5%增至58.9%）导致功能多样性丧失。这种功能群结构的失衡可能通过营养级联效应影响有机质分解等生态系统功能。该研究创新性地将FFG框架应用于复合生态风险评估，为预测气候变化下农药的生态效应提供了新范式，对制定兼顾农业生产与生物多样性保护的气候适应策略具有重要指导意义。
论文发表于《Environmental Pollution》，通过功能群视角揭示了环境胁迫因子对生态系统功能的深层影响，为推进生态毒理学研究从结构指标向功能指标转型提供了重要案例。
