《Global Ecology and Biogeography》：Structural Colour in Bees (Hymenoptera: Anthophila) Is Linked to Climate and Latitude
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目的：环境驱动因素常预测全球颜色多样性格局，但这些格局是否取决于潜在的颜色机制——色素或微观结构——鲜有被考虑。结构色可能具有不同的功能特性，从而导致其与环境变量的关联不同。本研究检验结构色的存在是否与环境变量（反映潜在体温调节和疏水特性）相关。
地点：全球
目的：环境驱动因素常预测全球颜色多样性格局，但这些格局是否取决于潜在的颜色机制——色素或微观结构——鲜有被考虑。结构色可能具有不同的功能特性，从而导致其与环境变量的关联不同。本研究检验结构色的存在是否与环境变量（反映潜在体温调节和疏水特性）相关。
地点：全球。
研究的主要类群：蜜蜂（膜翅目：Anthophila）。
方法：研究人员对1784种蜜蜂的结构色存在性进行评分，并提取气候数据。研究人员使用系统发育广义线性混合模型（PGLMMs）控制系统发育相关性，并检验与温度和湿度相关的环境变量是否解释结构色的存在。
结果：尽管高纬度地区蜜蜂物种丰富度更高，但热带物种中具有结构色的比例更高。结构色更可能出现在凉爽、阳光充足的环境中，预计在这些环境中能提供最大的热收益。结构色在年降水量较高的环境中也更普遍。这些生态地理格局与体型无关。
主要结论：本研究揭示了蜜蜂结构色化的全球生态地理格局，与体温调节和潜在疏水功能一致。此外，研究结果强调结构色可能具有多种共存功能，包括视觉和非视觉功能，需要厘清这些功能以理解颜色多样性的全球格局。
**蜜蜂结构色的生态地理格局与气候关联**
**研究背景**
在宏观生态尺度上，已有大量证据表明环境驱动因素可以解释颜色多样性格局，例如某些类群在热带颜色更丰富，潮湿环境中颜色更深（Gloger法则），寒冷环境中颜色更暗（Bogert法则）。然而，颜色可由不同机制产生——色素或微观结构——这可能影响其适应功能和全球分布。当与光相互作用的微观结构周期有序时，会产生色素无法形成的鲜艳结构色，包括高反射、虹彩和/或金属外观。这些结构同时具有非视觉功能，如疏水性和热管理，可能影响其与气候的关系。在鸟类中，结构色羽毛在热带物种中更常见，有序结构色在凉爽干燥气候中更普遍，准有序结构色在温暖潮湿气候中更普遍。然而，除鸟类外，结构色的具体环境驱动因素研究甚少，且不确定热带地区结构色的普遍性是否适用于具有不同且更多样化结构色机制的其他类群。蜜蜂（膜翅目：Anthophila）是全球分布的重要传粉昆虫，具有多种颜色机制，但其颜色模式常被假定主要作为警戒信号，非视觉功能可能被忽视。因此，研究人员检验了与温度和湿度相关的环境因素是否能预测蜜蜂结构色的存在，相关成果发表于《Global Ecology and Biogeography》。
**研究方法概述**
研究人员基于公开的蜜蜂系统发育树（Henríquez-Piskulich et al. 2024），利用可靠图像库（如Atlas Hymenoptera、BugGuide、Discover Life、PaDIL、USGS Bee Inventory and Monitoring Lab、PCYU数字图库）和分类学文献，对3499种蜜蜂的结构色存在性进行评分，最终获得1784种具有可靠地理记录的目标物种。地理记录来自iDigBio、全球生物多样性信息机构（GBIF）、节肢动物网络共生采集（SCAN）和澳大利亚生物地图集（ALA）。研究人员提取WorldClim的九个气候变量，经相关性和模型选择后保留五个，并采用系统发育广义线性混合模型（PGLMMs）控制系统发育相关性和不确定性，检验环境变量的预测作用；同时分析雌性体长作为体型的指标。
**研究结果**
**3.1 结构色的地理与系统发育分布**
通过对1784种蜜蜂的分布与系统发育关系分析，研究人员发现382种具有结构色（366种在表皮，16种在刚毛）。低纬度分布的蜜蜂具有结构色的概率更高（β = ?0.484 ± 0.088, z-score = ?5.484, p < 0.001）。热带区域（绝对中位纬度≤25°）的283种中，29%（83种）具有结构色；温带区域（绝对中位纬度>25°）的1501种中，20%（299种）具有结构色。热带具结构色物种主要属于Apidae（74%）和Halictidae（24%）；温带具结构色物种主要属于Halictidae（46%）和Megachilidae（29%）。
**3.2 结构色的气候预测因子**
通过拟合包含年平均温度与平均太阳辐照度交互项的PGLMM模型，研究发现该交互项显著（β = ?0.393 ± 0.108, z-score = ?3.653, p < 0.001），表明在凉爽且阳光充足的环境中，蜜蜂更可能具有结构色；而在温暖环境中，有无结构色的物种所在位置的辐射水平相似或更低。年降水量正向预测结构色的存在（β = 0.635 ± 0.108, z-score = 5.866, p < 0.001），平均昼夜温差呈边缘显著（β = 0.256 ± 0.145, z-score = 1.760, p = 0.078）。体型与结构色无显著关联，无论是单独效应还是与温度交互。在中位纬度替代温度与辐射交互项的模型中，年降水量效应消失（β = 0.074 ± 0.080, z-score = 0.926, p = 0.355），而纬度显著负向预测结构色（β = ?0.484 ± 0.088, p < 0.001），提示气候变量的效应可能与纬度密切相关。
**讨论与结论**
研究人员在讨论中指出，结构色通常具有窄带反射和较低的总反射率，相比色素色会吸收更多太阳辐射，从而在凉爽、阳光充足的环境中提供最大的热收益，支持体温调节假说。年降水量与结构色的正关联则与疏水功能假说一致，但这种关联可能部分由纬度驱动。在昆虫中，产生结构色的表面微结构可增强疏水性，这与鸟类羽毛的情况不同。热带蜜蜂中结构色更常见，但多为山地或森林环境物种，而非炎热暴露环境。此外，结构色还可能具有反捕食等视觉功能，多种选择性压力可能共同塑造其演化。研究人员强调，结构色在蜜蜂中很可能具有多种共存功能，包括视觉和非视觉功能，需要进一步区分。
研究结论：本研究揭示了蜜蜂结构色的全球生态地理格局，与体温调节和潜在疏水功能一致；结构色可能具有多种共存功能，包括视觉和非视觉功能，这些功能需要被厘清以理解颜色多样性的全球格局。
