高地橡树林镶嵌体土地利用覆被对野生蜜蜂多样性与群落结构的影响

《Forest Ecology and Management》:Land-cover effects on wild bee diversity and community structure in upland oak forest mosaics

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月05日 来源:Forest Ecology and Management 4.2

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  土地利用格局显著影响了高地橡树林镶嵌体中的野生蜜蜂多样性。开放与农业生境比郁闭冠层森林支持更高的蜜蜂多样性。林冠盖度是蜜蜂群落组成与功能结构的主要预测因子。森林与周边土地利用类型间的功能丰富度(functional richness, FRic)存在显著差异。

  
土地利用格局显著影响了高地橡树林镶嵌体中的野生蜜蜂多样性。开放与农业生境比郁闭冠层森林支持更高的蜜蜂多样性。林冠盖度是蜜蜂群落组成与功能结构的主要预测因子。森林与周边土地利用类型间的功能丰富度(functional richness, FRic)存在显著差异。异质性林-田景观可能改善传粉者保护成效。研究人员在密西西比州Tate县Spirit Hills Farm(SHF)的526 ha高地橡树林镶嵌体中,按四种土地利用覆被(混合硬木林HW、松/混松林P_MP、散生硬木SHW、开放/农田O_AF)各设3个采样点,于2024年5–9月采用蓝叶板陷阱(blue vane trap)与蓝/白/黄盘式陷阱(pan trap)组合采样,获1315头野生蜜蜂(67种)。α多样性分析显示O_AF物种丰富度(33.33±1.45)与Shannon多样性显著高于HW;Pielou均匀度无差异。基于Bray–Curtis相异度的NMDS与PERMANOVA表明土地利用覆被解释42.4%的群落组成变异(R2=0.424, p=0.004)。CCA显示林冠盖度单独解释24.6%约束方差(p=0.013),为最强驱动因子。功能多样性中仅FRic在O_AF高于HW(p=0.045)。指示种分析识别7个分类单元,O_AF以Lasioglossum leviense和Epimellissodes atripes为标志,P_MP以Bombus fervidus为标志。研究结论:维持开放、半开放与森林生境的镶嵌结构,并通过保留林缘、散生硬木与早期演替斑块以提升结构异质性,是保护高地橡树景观野生蜜蜂分类与功能多样性的关键途径。
研究背景与立项依据
全球野生蜜蜂种群因生境丧失、土地利用强化、农药与气候变化而下降。既有研究多聚焦农业集约化对传粉者的影响,对森林镶嵌体(forest mosaic)内野生蜜蜂动态关注不足。高地橡树林(upland oak forest)的冠层结构、林下植被与微气候共同塑造传粉者集合,但择伐、放牧及周边农地扩张会改变这些属性。中间干扰假说提示适度干扰可通过促进 floral heterogeneity 提升多样性,但蜜蜂对覆被梯度的响应具情境依赖性。为此,研究人员在《Forest Ecology and Management》报道了于美国密西西比州北部Spirit Hills Farm开展的研究,旨在解析高地橡树林镶嵌体中不同土地利用覆被对野生蜜蜂多样性、群落组成及功能结构的组织作用,为温带森林传粉者保护提供管理依据。
主要技术方法概括
研究人员在526 ha高地橡树林镶嵌体按分层目的性设计选12个样点(4种覆被各3点,间距≥1 km)。蜜蜂采样采用蓝叶板陷阱加蓝/白/黄盘式陷阱组合,每月连续6–7天(5–9月),标本鉴定至种并留存凭证。林分属性包括球面冠层密度计测冠层开度、0.05 ha圆形样方测乔木基面积与密度、1 m2象限估裸土/枯落物/木质残体盖度及枯落层厚。多样性分析用ANOVA、NMDS、PERMANOVA、SIMPER、指示种分析(indicator species analysis)、CCA;功能多样性基于巢址、社会性、食性、峰期、体长5类性状计算FRic、FEve、FDis及群落加权均值(community-weighted mean, CWM),以上均在R及vegan/FD包完成。
研究结果
  1. 3.
    Results
    研究人员共获1340头蜜蜂,剔除家养Apis mellifera后保留1315头野生蜜蜂(67种26属)。物种丰富度在覆被间差异显著(F?,?=4.23, p=0.046),O_AF最高(33.33±1.45),HW最低(12.33±5.46),Tukey检验O_AF显著高于HW。Shannon多样性同样O_AF>HW(F?,?=5.749, p=0.021),Pielou均匀度无显著差(p=0.211)。NMDS(stress=0.099)与PERMANOVA显示覆被类型显著结构化群落(R2=0.424, p=0.004),HW组内离散度最大。指示种分析得7个分类单元:O_AF标志为Lasioglossum leviense与Epimellissodes atripes;P_MP标志为Bombus fervidus;Ceratina strenua等广布于O_AF+P_MP;Melitoma taurea等出现于O_AF+P_MP+SHW;HW无指示种。SIMPER表明Melitoma taurea、Melissodes spp.、Epimellissodes atripes、Ceratina dupla为组间相异主要贡献者。CCA全局模型显著(p=0.009)解释61.7%约束变异,冠层盖度边际效应最强(24.6%, p=0.013),裸土(19.0%)与枯落深(17.9%)边缘显著。功能多样性中FRic在O_AF高于HW(p=0.045),FEve与FDis无差;CWM显示HW3/SHW2偏土壤营巢、独居、特化,O_AF策略更均衡,P_MP平均特化与独居比例偏高。
讨论部分总结
讨论指出,开放/农田生境因抑制林下开花少、光热条件优、裸土营巢底物多而支持高α多样性;冠层盖度作为高阶约束调控林下资源与微气候,是群落组织的核心过滤器。散生硬木作为林-田过渡带提供微生境互补,提升β多样性。松/混松林虽多样性居中却保留Bombus fervidus等特有组分。功能丰富度而非均匀度/离散度的覆被间分化,表明景观异质性通过保留更宽性状组合维持生态系统功能,而非改变策略内分布。研究支持“异质镶嵌优于单一最优”的管理推论:硬木林虽低多样但为地上营巢类群提供连续结构,半开放生境补充季节资源,故保留开放-半开放-森林梯度是关键。观测性单点研究限制因果外推,但机制与既有文献一致。
结论部分翻译
本研究证明,密西西比北部Spirit Hills Farm的蜜蜂多样性与群落结构受生境异质性塑造。开放与农业区支持最高α与功能多样性;森林区承载独特集合,尤以特化与独居蜂为甚,且β多样性更高。多数指示种跨森林与开放覆被关联,提示关键类群对覆被的补充利用。结论强调维持结构多样景观(整合开放、林缘、森林覆被)对持续功能多样传粉者集合不可或缺。野生蜜蜂群落主要由冠层介导的生境开阔度及次级的地面层营巢条件组织。促进结构异质性的林业实践最利蜜蜂保护:保留混交硬木林、散生硬木与半开放覆被并嵌早期演替斑块,可同时提升分类与功能多样性;保护裸土、枯落物、粗木质残体及连续花期资源将改善多功能蜂群生境质量。对SHF类工作型高地橡树景观,保留小片森林、半自然田埂、林缘与低强度农地能在维持生态韧性及传粉服务的同时增丰传粉者多样性。
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