昆虫对人类贡献的多维解析：基于IPBES证据框架的生态系统服务与功能系统综述

《Annals of the Entomological Society of America》：Insects’ contributions to people: ecosystem services and functions provided by insects

　　

摘要专业翻译 据估计，地球上约有1000万种昆虫，它们几乎贯穿于每一个陆地和淡水生态系统中，驱动着支撑核心生态系统功能及其衍生服务的生态过程。本综述回顾了昆虫对人类作出的贡献，重点关注其支撑服务（supporting services）、调节服务（regulating services）和供给服务（provisioning services），而非这些服务对人类生活质量的影响（如生计创造、公共卫生等）。研究人员采用生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）所采纳的置信度框架，评估了科学证据的数量与质量，以及科学界内部的共识水平。昆虫通过分解动植物残体、清除死生物量并在生态系统中循环养分，对栖息地的形成与维持至关重要。作为种子传播者和授粉者，它们构建植物群落结构，影响野生植物和作物的遗传多样性，并对粮食安全不可或缺。昆虫在土壤去污、淡水净化、气候循环调节及养分运输中均发挥作用。在营养级联中，它们调控害虫和病媒种群，并作为食虫物种的猎物，直接和间接地支撑粮食安全与生计。源自昆虫的产品涵盖织物、染料、伤口敷料、防水材料以及疫苗中使用的化合物。昆虫的减少危及生态系统功能和人类福祉，其影响远超经济核算范畴，侵蚀着价值无法估量的生命支撑服务。

论文解读文章

研究背景与问题

昆虫是地球上物种多样性最高的动物类群，据估计约有1000万种甚至更多，它们几乎遍布所有陆地与淡水生态系统。尽管授粉功能已获得全球广泛关注，但昆虫的生态角色远不止于此。昆虫是连接陆地和水生生态系统的关键纽带，在栖息地创造、养分循环、气候调节、淡水净化、有害生物调控以及人类物质供给等方面发挥着不可替代的作用。然而，近年来全球昆虫丰度和生物量正以每年1%至2%的速率持续下降，这一趋势可能对生态系统功能、生物多样性保护、粮食安全、绿色能源和公共卫生造成灾难性后果。当前学术界对昆虫贡献的认识多集中于授粉等少数方面，缺乏对其生态系统服务功能的系统性梳理与证据等级评估。因此，开展一项基于统一证据框架的昆虫贡献综合评述，对于指导生物多样性保护政策制定和科学研究方向具有重要的现实意义。

研究内容与结论

研究人员以IPBES（生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台）的置信度框架为方法论基础，系统检索并整合了大量关于昆虫生态系统服务功能的科学文献，从支撑服务、调节服务和供给服务三个维度全面梳理了昆虫对人类和生态系统的贡献。研究得出以下核心结论：昆虫通过白蚁丘和蚁巢构建等生态工程行为为大量脊椎动物和无脊椎动物提供栖息地；作为分解者，昆虫在尸体和粪便清除、枯死生物量移除和养分循环中发挥关键作用；作为授粉者和种子传播者，昆虫维持了全球80%至90%被子植物和约40%裸子植物的繁殖，保障了全球粮食安全和植物遗传多样性；昆虫还参与土壤形成与去污、淡水净化、气候调节、跨生态系统养分运输以及害虫和病媒生物种群调控。此外，昆虫直接为人类提供食物、饲料、生物燃料以及丝绸、虫胶、胭脂红等工业原料和壳聚糖等医用材料。这些贡献的经济价值远超传统经济核算的范畴，其生态服务功能对维持地球生命支撑系统具有不可估量的意义。

关键技术方法

研究人员采用IPBES（生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台）证据评估框架，对每项昆虫贡献的关键结论进行证据量和科学共识水平的四级分类评定，分为充分确立（well established）、已确立但不完整（established but incomplete）、未解决（unresolved）和不确定（inconclusive）四个等级。研究人员综合分析了来自全球多个生态系统的实证研究数据，包括热带和温带森林、草地、荒漠、淡水溪流和湖泊等不同生境类型的研究成果，并整合了昆虫群落组成、功能性状、生态系统过程速率等多项定量指标，通过荟萃分析等方法对昆虫在不同生态系统服务中的贡献进行了量化评估。

研究结果

栖息地的创造与维持。 研究证实，许多物种依赖昆虫构建的结构作为栖息地（充分确立）。白蚁和蚂蚁是众多生态系统中的关键类群，白蚁建造的地下和地上蚁丘可调节微气候，为大量脊椎动物提供庇护和筑巢场所；蚂蚁巢穴因湿度稳定和土壤结构改良效应常被其他物种利用。钻木昆虫加速木材分解并在木材中创造微栖息地，供无脊椎动物、真菌和其他类群使用。昆虫活动驱动植物群落构建格局（已确立但不完整），白蚁丘形成肥沃的"岛屿"影响植被分布，蚂蚁通过筑巢、觅食和种子传播改造景观。昆虫通过种子传播和授粉促进自然森林更新（已确立但不完整），超过75%的热带树种和30%至40%的温带树种依赖昆虫授粉。蜣螂等昆虫的粪便移除服务对生态系统至关重要（充分确立），与寄生虫抑制、二次种子传播和甲烷排放减缓等多项服务紧密关联。昆虫对动物尸体的分解对死生物量清除和养分循环至关重要（充分确立），双翅目和鞘翅目昆虫占尸体昆虫区系的60%。

花卉授粉与种子传播。 昆虫授粉是植物进化的基础（充分确立），化石证据表明昆虫授粉早于被子植物的起源和辐射，至少可追溯至侏罗纪时期约1.63亿年前。约80%至90%的被子植物依赖动物授粉，其中超过90%为昆虫。授粉维持了虫媒植物的遗传多样性、种群持续性和群落稳定性（充分确立），传粉者减少可导致自交率上升、遗传瓶颈、果实和种子产量下降以及植物种群衰退。全球粮食安全依赖昆虫授粉（充分确立），超过四分之三的全球主要作物受益于动物授粉，昆虫授粉不仅贡献于作物产量，还保障产量稳定性、品质和营养价值。蚂蚁及其他昆虫是许多陆生植物重要的初级和次级种子传播者（已确立但不完整），约11000种植物依赖蚁播（myrmecochory）机制，蚂蚁将种子搬运至适宜萌发的微生境中。

土壤的形成、保护与去污。 昆虫和其他节肢动物对维持土壤结构和功能以支撑植物健康至关重要（充分确立）。全球土壤节肢动物生物量估计约为1×10¹⁹，白蚁、蚂蚁以及螨类和跳虫等近缘节肢动物占主导地位。节肢动物的取食和掘穴行为促进有机质破碎和循环，增加微生物可利用的表面积，刺激细菌和真菌的矿化作用，提高植物养分可利用性。昆虫可作为土壤污染指示生物和修复效果评估工具，但其在生物修复中的潜力尚未充分利用（已确立但不完整）。昆虫修复（entomoremediation）依赖昆虫在体内组织中生物富集和隔离污染物，或通过消化酶和共生微生物进行生物转化，已评估的重金属、微塑料和有机污染物修复案例包括黑水虻（Hermetia illucens）幼虫、黄粉虫（Tenebrio molitor）幼虫等。

气候与能量循环的调节。 昆虫通过影响分解过程在全球尺度上调节碳循环（充分确立）。全球范围内，昆虫对木材分解的净效应占枯死木碳通量的29%，约31%的叶片凋落物分解由昆虫和其他无脊椎动物介导，热带和亚热带森林中这一比例平均达38%。昆虫通常使木材分解速率提高10%至40%。全球变化导致昆虫活动引起的碳释放和固存发生转变（已确立但不完整），气候变暖和人类生态系统改造推动了森林虫害干扰事件的显著增加，树皮甲虫爆发已成为近几十年来增长最快的森林干扰因子。昆虫活动跨栖息地边界运输养分（充分确立），水生昆虫的羽化代表了从水生到陆生生态系统的巨大养分通量，湖岸摇蚊（双翅目：摇蚊科）沉积量估计每年每公顷10公斤氮和1公斤磷。昆虫对动植物物质的分解对陆地和淡水生态系统的养分循环至关重要（充分确立），无脊椎动物的存在使木材分解提高10%至40%，主要由白蚁等昆虫活动驱动。昆虫养分循环与气候变化相互影响（不确定），具体机制尚不清楚。

淡水质量的调节。 水生昆虫作为水质生物指示物（充分确立），蜉蝣目、襀翅目和毛翅目等类群中许多物种的幼期对污染物高度敏感，其群落组成可指示水体受损类型。通过分析水生昆虫成虫体内的重金属含量，还可反映沉积物污染水平。昆虫减少水体富营养化并提高水体清澈度（充分确立），水生昆虫通过在组织中滞留大量养分，限制水体中藻类可利用的氮和磷；许多昆虫羽化为陆生成虫后在陆地生态系统中死亡分解，从而将养分从河流湖泊中移除；部分摇蚊和蜉蝣幼虫在沉积物中掘穴可去除水体中的磷和氮。昆虫可能减少淡水生态系统中的塑料污染（不确定），这是新兴研究领域，总体影响尚不明确。

有害生物与极端事件的调节。 水生昆虫促进生态系统对风暴的恢复力（不确定），网石蛾幼虫和蚋幼虫用丝线连接沉积物颗粒，在常态和风暴事件中减少溪流中的悬浮固体，摇蚊幼虫的丝管也能稳定湖泊沉积物，但其在气候变化下风暴频率和强度增加背景下的生态系统尺度效应尚不清楚。捕食性和寄生性昆虫是农业和森林害虫管理的重要贡献者（充分确立），这些"天敌"通过直接捕食或寄生对害虫种群施加自上而下的营养压力，一项荟萃分析表明，增加捕食性和寄生性昆虫的生物防治对作物产量有积极影响，可减少作物损害并降低害虫丰度。

讨论与结论

研究人员在讨论部分指出，昆虫对人类的贡献与其物种多样性一样丰富多样，从栖息地创造、授粉、种子传播、土壤形成、养分循环、水质调节、气候调节到有害生物调控，再到食物、饲料、生物燃料和医用材料的直接供给，昆虫的服务功能几乎渗透到地球生命支持系统的每一个环节。然而，当前许多昆虫贡献的科学证据仍不完整，部分领域如昆虫修复、塑料污染治理和气候变化交互效应等尚处于不确定或已确立但不完整的阶段，亟需更多研究投入和资金支持。研究人员强调，证据不足不应阻碍针对这些问题的保护行动和政策制定。研究结论明确指出，如果昆虫持续衰退，人类将失去昆虫提供的众多生态系统服务和对人类的贡献，可能对生态系统功能、栖息地稳定性、粮食安全、绿色能源和公共卫生造成灾难性后果。保护昆虫生物多样性、减缓其丧失速度、维护其生态系统服务功能，已成为关乎人类福祉和地球生命支持系统存续的紧迫任务。