针叶林人工林转化导致针尾部群落碎屑食物链依赖性增强的生态机制研究

《Ecological Research》:Conversion From Natural Broad-Leaved Forest to Conifer Plantation Increases Relative Detritus Dependency of Aculeata Communities

【字体: 时间:2026年01月09日 来源:Ecological Research 1.4

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  本研究通过对比日本九州山区天然阔叶林与柳杉/扁柏人工林中针尾目(Aculeata)蜂类和寄生蜂的群落结构,首次定量揭示了森林转化通过降低植食性食物链( grazing food chain)资源可利用性与季节性分化,促使群落向碎屑食物链(detritus food chain)依赖性偏移的生态机制。文章创新性地整合功能性状(CWM/FD)与系统发育多样性(PD)分析,证实人工林环境中体型更大、活动季更长的广食性物种更具生存优势,为人工林生物多样性恢复提供了理论依据(ESR/SR/LAI等指标)。

  
摘要
森林人工林常被称为"绿色沙漠",其结构复杂性远低于天然林。本研究以日本九州南部山区天然落叶阔叶林和两种针叶人工林(柳杉林和扁柏林)为研究对象,通过黄盘陷阱采集针尾目蜂类和寄生蜂样本,探讨森林转化对食物网结构的影响。分析显示,人工林中针尾目丰度和物种丰富度显著下降,且群落表现出更强的碎屑食物链依赖性,表明依赖碎屑的物种比依赖植食的物种对森林转化具有更强抵抗力。
引言
根据资源异质性假说,天然林转化为人工林会显著降低植物多样性,导致植食动物多样性减少。这种效应会通过食物网级联影响更高营养级的消费者。食物网通常分为植食食物链和碎屑食物链,前者以当年生植物资源为基础,后者则依赖往年植物材料。单作人工林支持的低物种多样性主要影响依赖植食食物链的地上生物,而碎屑依赖型地上物种的变化尚不明确。
材料与方法
研究地点位于九州大学椎叶实验林场,选择超过20年林龄的样地:4个天然林样地、5个柳杉林样地和3个扁柏林样地。通过测量坡度、土壤硬度、土壤温湿度及叶面积指数等环境指标,使用黄盘陷阱进行四季采样。对采集的针尾目标本进行物种鉴定,并分析其功能性状:营养级、碎屑依赖性、季节性持续期、平均体型大小、筑巢位置和出现植被类型。
结果
共采集1128个针尾目个体,94个物种。人工林中的丰度和物种丰富度显著低于天然林,但估计物种丰富度和辛普森多样性指数无显著差异。系统发育多样性和多功能多样性在天然林和柳杉林中高于扁柏林。碎屑依赖性的功能多样性和群落加权均值在人工林中显著较高,表明人工林群落更依赖碎屑食物链。扁柏林中物种倾向于具有更大体型和更长活动季节。
讨论
研究结果支持"绿-褐不平衡假说",森林转化通过减少植食资源可得性,促使针尾目群落向碎屑食物链偏移。人工林中物种更替程度降低,资源可用性更恒定,有利于碎屑依赖型物种存续。扁柏林中仅存少数具有广泛取食范围的大型物种,表明其生态环境更为严苛。建议通过间伐促进林下植被发育、构建复杂林冠结构等措施,同步维护碎屑食物网和增强植食食物网,以提升人工林生物多样性。
结论
天然阔叶林向针叶人工林的转化显著改变了针尾目群落的食物网结构,导致其更依赖碎屑食物链。这种转变主要由植食资源的季节性丧失和碎屑资源的持续可用性驱动,为人工林生态系统管理提供了重要的生态学依据。
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