西南亚马逊外来牧场中蜣螂（dung beetles）的群落结构（assemblage structure）与生态功能（ecological functions）

《International Journal of Tropical Insect Science》：Assemblage structure and ecological functions of dung beetles in exotic pastures in the Southwestern Amazon

　　

在亚马逊地区实施外来牧场（exotic pastures）会对生物多样性造成剧烈的负面影响。尽管如此，部分具备在牧场定殖能力的物种仍可为热带牧场（如亚马逊生物群系）的畜牧业发展提供重要的生态系统服务。研究人员在西南亚马逊的外来牧场中评估了蜣螂的多样性与群落结构，并测定了其生态功能（即粪便清除与土壤挖掘）。研究人员使用以新鲜牛粪为诱饵的陷阱法（pitfall traps）采集蜣螂，并在雨季利用实验围场（experimental arenas）测定其生态功能。共采集到123头个体，分属5个属9个种。蜣螂群落以小型至中型体宽（<8 mm）物种居多，仅2种归为大型体型。大型与小型telecoprids为最丰富的功能群（functional groups）。粪便清除量均值（±标准误）为10.9±2.33 g，土壤挖掘量均值为15.2±4.22 g。上述结果表明，仅有少数蜣螂物种能在西南亚马逊外来牧场中定殖，且以小型至中型为主，导致这些环境中关键生态功能减弱。

研究背景与立项依据：自20世纪60年代以来，巴西亚马逊因开辟外来牧场（exotic pastures，多以非洲Urochloa草属为主）用于养牛而导致森林被大量替代，土地利用变化对生物多样性产生剧烈负面影响。已有研究指出，多数原生蜣螂（Scarabaeidae: Scarabaeinae）在栖息地改变后消失，仅少数广布或耐受物种可在开阔牧场定殖，而这些残留物种承担粪便清除、养分循环、寄生虫控制与减排温室气体等关键生态系统服务（ecosystem services）。然而针对西南亚马逊（如朗多尼亚州Colorado do Oeste）外来牧场中蜣螂多样性与功能定量数据有限。为理解何种物种能持续存在并量化其生态功能，研究人员于2021年12月雨季在10块外来牧场（分属IFRO实验农场全光照样带与大学Campus片林遮阴样带）开展调查，以期服务于牧场管理与生物多样性保护策略。该文发表于《International Journal of Tropical Insect Science》。

主要技术方法概览：研究人员在10个外来牧场各设200 m线性样带，每样带4个间距50 m的样点，布设共40个牛粪诱饵陷阱（pitfall traps）采集蜣螂；同时每样带设4个直径1 m、尼龙网高20 cm的实验围场，中央置300 g鲜牛粪24 h，以鲜重差法（校正湿度损失对照）测算粪便清除量，收集并烘干称重土壤挖掘量；个体体长用数显卡尺测头突至尾突长，依95%置信区间分为小（<5.13 mm）、中（5.13–7.75 mm）、大（>7.75 mm）体型，并据营巢行为分endocoprids、paracoprids、telecoprids三功能群；统计上采用iNEXT样本覆盖度、ANOSIM群落差异、GLM/GLMM（含Poisson、负二项、高斯误差，随机效应为牧场编号）及Spearman相关，所有计算在R 4.3.3中完成。

研究结果

Full dataset（全数据集）：两地点合并采集123头、5属9种，采样覆盖度>98%。Canthon属最多样（5种），Canthon histrio、Canthon sp.与Onthophagus ptox三者占个体数89%；生物量贡献以C. histrio、Canthon sp.与Digitonthophagus gazella最高。功能群中telecoprids最多样（5种），其大型与小型组丰度和生物量显著高于他组（χ2_(4,43)=20.187，P<0.001；F_(4,43)=10.285，P=0.035），物种丰富度组间无差异。90%牧场记录到功能，平均粪便清除10.9±2.33 g、土壤挖掘15.2±4.22 g；整体群落指标与功能量无Spearman相关，但大型paracoprids的丰富度/丰度/生物量与粪便清除正相关，小型telecoprids生物量亦正相关；土壤挖掘与大型paracoprids丰富度、小型telecoprids丰富度、大型telecoprids丰度/生物量正相关。

Contrasting campus vs. farm pastures（Campus与Farm牧场对比）：Campus牧场获68头6种，Farm牧场55头8种；ANOSIM显示物种组成加权差异显著（R=0.940，P=0.006）。两地点丰富度、丰度、生物量无GLM差异（P>0.05）。Campus以大型telecoprids最丰且生物量最高；Farm以小telecoprids最丰。粪便清除两地无差（P=0.127），土壤挖掘Farm为Campus的38.4倍（χ2_(1,8)=11.106，P<0.0001）。

讨论部分总结：研究人员指出，相比同区森林（Silva等报道63种）及其他南美生态系统（Cerrado 40种、Pantanal 25种），此外来牧场仅9种，属极度贫乏，与Puker等2024年同区结果一致。可能机制有四：亚马逊原为闭冠雨林，森林特化种无法迁入，仅广布种留存；牛粪作为新热带近期（约500年）外来资源，气味与质地不适配部分原生种；兽医驱虫药（doramectin、ivermectin）残留在粪中抑制蜣螂；诱饵类型（仅牛粪）可能低估多样性。植被覆盖丧失与食物资源简化亦为驱动。优势种C. histrio与O. ptox在Campus更盛，D. gazella（非洲引入种）仅现于全光照Farm牧场，占总量<5%，未表现入侵压制。生物量主力C. histrio、Canthon sp.、D. gazella支撑有机物掺入与寄生虫控制。功能量虽被少数中小体种维持，但远低于多样森林群落预期，证实关键生态功能在外来牧场中被削弱。

研究结论翻译浓缩：西南亚马逊外来牧场仅能维系极少数以小型至中型为主的蜣螂物种（5属9种），大型种仅2种；最丰富功能群为大型与小型telecoprids；平均粪便清除10.9±2.33 g、土壤挖掘15.2±4.22 g，整体功能量低且与全群落丰度/生物量无直接线性相关，而特定功能群（大型paracoprids、大小telecoprids）贡献显著；Campus片林遮阴牧场与Farm全光照牧场在组成与土壤挖掘强度上差异明显（后者高38.4倍）。结果表明森林转外来牧场导致蜣螂分类与功能多样性锐减，进而削弱粪便清除与生物扰动（bioturbation）服务，对未来畜牧业密集化下的亚马逊景观管理具有警示意义。