性别偏倚的刺腿陆龟（Testudo graeca）与后肠线虫互作：体性状、生长率、土地利用与生态网络

《Ecology and Evolution》：Sex-Biased Interactions Between Spur-Thighed Tortoises (Testudo graeca) and Hindgut Nematodes

　　

内共生体（endosymbiont）互作的性质受不同生态与进化过程驱动。在表现性二型（sexual dimorphism）的草食性爬行动物中，宿主的性别和栖息地类型是否影响其与后肠线虫（hindgut nematodes）的互作仍不清楚。为探究此问题，研究人员在西班牙南部不同土地利用实践（地中海灌丛、传统和集约农业田、松树人工林以及未生产土地）中采样了刺腿陆龟（Testudo graeca）。针对雄性和雌性陆龟，研究人员评估了不同土地利用下线虫感染（nematode infestation）与体性状（体重、体高、腹甲宽和甲壳长）及生长率之间的关系。进一步，研究人员考察了雌雄之间后肠线虫群落的物种组成和多样性差异。最后，采用种群内生态网络（intrapopulation ecological network）方法，研究人员通过聚焦感染个体雄性和雌性陆龟的线虫物种，评估了陆龟-线虫互作的结构和多样性。结果揭示线虫与陆龟之间存在性别介导的关系。尽管线虫感染率（prevalence）和感染强度（infestation）在雌雄间相似，但感染仅与雄性体型和体重呈负相关。在低线虫感染水平下，雄性生长快于雌性；然而，随着感染增加，雄性生长率下降，而雌性生长保持稳定。在两种性别中，线虫感染随未生产土地（unproductive lands）比例增加而下降，生长率也因该景观特征而显著增加。尽管性别间组成相异性（compositional dissimilarity）低，雌性宿主的线虫群落多样性显著更高且分布更均匀。雌性-线虫网络中的嵌套性（nestedness）更大，表明与雄性相比，线虫在这些网络中更容易传播。总体而言，雌性似乎比雄性对线虫感染更具恢复力（resilient）。这些发现对理解后肠线虫、栖息地丧失以及宿主行为和生态生理性状之间的复杂互作具有重要意义，并强调需要对陆龟采取性别导向（sex-directed）的保护策略。

研究背景方面，生物互作驱动自然生态系统中的生态与进化过程，并影响种群和群落属性。互作可广义分为互利、拮抗和偏利共生；同一物种也可参与一种或多种互作类型。在龟鳖类等草食性爬行动物中，后肠尖尾线虫（oxyurid nematodes）与宿主的互作曾被归为偏利共生、互利和/或致病。圈养陆龟中，后肠线虫感染可致病并威胁生命；在伊比利亚半岛，刺腿陆龟（Testudo graeca）与尖尾线虫的互作类型被认为依赖栖息地丧失和破碎化程度，并影响生长率：在保存较好的栖息地中，线虫感染与生长增加相关，提示互利关系；在受干扰栖息地中，该关系转为负向。然而，这些发现未考虑雌雄差异。拮抗互作受行为、生理和生态因素影响；在多种脊椎动物中，寄生虫感染率、感染强度和宿主健康影响常呈性别偏倚。野生鸟类和哺乳动物中，性成熟雄性通常更易感染且携带更高寄生虫负荷；部分原因包括雄性睾酮水平与免疫系统的负关联及求偶展示应激。宿主行为和生态差异也可影响暴露与传播。T. graeca 野生种群存在性二型、食性和移动行为差异：雌性更大更重，常对卵发育有更特定营养需求；雄性为交配覆盖更大距离，雌性则在食物质量更高和产卵地点所在的斑块内移动。因此，研究人员以自由生活、自然感染的成体刺腿陆龟及其后肠线虫为模型，检验线虫感染、龟体性状和生长率之间的互作类型是否受宿主性别和栖息地类型影响。研究目的包括：识别陆龟与线虫的互作类型；描述感染雄性和雌性陆龟的线虫群落属性，即 pathobiome；确定宿主-线虫生态网络拓扑是否由陆龟性别驱动。

关键方法方面，研究区为西班牙南部 Almeria 与 Murcia 省之间约2600 km²的半干旱沿海山地，共在22个1 km²样地采样，覆盖地中海灌丛、传统旱作、集约农业田、松树人工林和未生产土地。样本队列来源为西班牙南部野生 T. graeca 成体，共116只，其中雌性66只、雄性50只。研究人员采集粪样，在4°C保存48 h后显微镜检、计数并鉴定成体线虫到种；记录体重、体高、腹甲宽、甲壳长和年龄，并用 von Bertalanffy 模型估算生长率（mm year^-1）。统计分析使用广义线性模型（GLMs）、主成分分析（PCA）、置换多元方差分析（PERMANOVA）、Hill系列多样性（^qD）、Pielou均匀度、Jaccard相异性以及个体基加权二分网络，并计算加权嵌套性（WNODF）、连接度和交互多样性。

结果部分保留原文小标题如下。3.1 Sex, Body Traits, Growth Rates and Nematode Infestation：68%的采样陆龟感染线虫，雌性43/66、雄性34/50感染；平均感染强度（±SD）雌性为183.01±93.80，雄性为129.66±74.46，但差异不显著（χ²=124.39，df=1，p=0.533）。线虫物种频率在雌雄中均为0—10种，线虫丰度雄性为0—3368、雌性为0—4901。通过GLMs、PCA和PERMANOVA发现，龟体性状、生长率与线虫感染的关系存在性别偏倚，并受未生产土地比例影响。体重和甲壳长受陆龟性别显著影响（F_1,103=37.84，p=0.001；F_1,103=31.71，p=0.001），且仅雄性中线虫感染强度与体重、甲壳长呈显著负相关，雌性未观察到该关系。生长率受感染强度和性别影响（F_1,103=9.247，p=0.003）：低感染时雄性生长快于雌性，随感染增加雄性生长下降，而雌性生长不受影响。未生产土地比例对生长率有正向影响（F_1,103=5.23，p=0.024），雄性生长显著快于雌性（F_1,103=7.63，p=0.007）；感染强度随未生产土地比例增加而下降（F_1,103=10.86，p=0.001），在雌雄中一致。PCA前两轴解释78.3%变异，第一轴解释59.4%，第二轴解释16.9%；PERMANOVA表明雌雄在体性状、生长率和线虫感染上显著不同（F_1,102=22.34，p<0.001）。3.2 Nematode Community Attributes: Species Diversity and Compositional Dissimilarity：共鉴定15种成体线虫，均属于 Oxyurida 目和 Pharyngodonidae 科。通过Hill系列、Pielou均匀度和Jaccard相异性分析发现，雌性的线虫物种丰富度（⁰D）、有效常见种数（¹D）和优势种数（²D）均显著高于雄性；Pielou均匀度为雌性0.58、雄性0.53，在99.9%样本覆盖下雌性更高。性别间组成相异性低（β_cc=6.0%；β_repl=0%；β_rich=6.0%），未检测到物种替换或丰富度差异；一只雌性携带独有线虫种 Thaparia thapari，雄性无独有种。3.3 Tortoise-Nematode Ecological Networks：通过个体基加权二分网络分析发现，雌性和雄性网络均呈显著嵌套模式。两性连接度相似，但雌性嵌套性和交互多样性高于雄性：雌性 WNODF 为41.06、连接度0.29、交互多样性3.92；雄性分别为34.50、0.27、3.26。Tachygonetria dentata 和 T. longicollis 为两性网络核心种；雌性中二者丰度相似，雄性中 T. longicollis 比 T. dentata 更丰富。核心/边缘组分在雌雄网络中的周转很低。

讨论部分，4.1 Behavioral and Ecophysiological Factors Affecting Tortoise-Endosymbiont Interactions 指出，线虫感染仅对雄性体性状和生长率产生负效应，雄性可能对感染抵抗力较低；雌雄年龄和暴露相似，但仅雄性在感染较高时更小、生长更慢。后肠线虫传播途径包括口-粪、食土和/或性传播；幼体食粪可能有助于微生物群发育，性传播对成体交配可能更重要，雌性可能为卵壳形成更频繁摄入土壤，宿主饮食也可能影响内共生体物种丰富度。4.2 Habitat Loss and Tortoise-Endosymbiont Interactions 指出，在各类土地利用中，仅未生产土地显著影响两性的陆龟-线虫互作；高退化景观中，两性生长更快且线虫负荷更低，可能与更有效体温调节、资源更多分配至生长而非防御，以及无植被、凋落层和裸露土壤减少寄生虫生命周期有关。景观改造对移动和行为的影响可呈性别偏倚，并影响寄生虫负荷和丰富度。4.3 The Endosymbiont Nematode Community 指出，雌性线虫群落更多样、更均匀，组成差异低，除 T. thapari 外两性感染相同线虫种；雌性后肠可能维持更多样线虫群落和不同互作类型。线虫种间竞争、宿主性别行为和生理差异可影响寄生虫物种丰富度和持久性。4.4 Tortoise-Nematode Interaction Networks 指出，线虫群落非随机组装而呈嵌套，雌性网络嵌套性更强，提示线虫更易在整个网络中传播，有利于共感染；两性线虫种数相似，说明 T. graeca 维持相对稳定线虫群落，雄性网络交互多样性较低可能更不稳定；核心种可能通过氮排泄物促进宿主消化系统而发挥互利作用。

研究结论翻译：研究结果有助于理解性别在定义刺腿陆龟内共生群落中的行为和生态生理作用，并将陆龟-线虫互作联系起来。线虫感染对 T. graeca 的影响似乎高度可变且依赖情境。寄生虫对个体适合度的负效应应对全球龟鳖类等脆弱和濒危物种最为重要。此外，寄生虫可能影响野生动物群落的结构和稳定性，并可能因栖息地退化而加剧。通过检查野生陆龟，研究人员能够确定感染易感性存在性别偏倚：雄性表现出寄生关系，因为其生长率随寄生虫负荷增加而下降；雌性则表现为偏利共生关系，因为其生长率未受影响。研究人员还发现栖息地丧失的显著影响，因为未生产土地对两种性别的线虫和陆龟均构成严酷环境条件。寄生虫感染及其对动物适合度影响的性别差异，可能像形态和行为的性别差异一样，是由自然选择对雌雄不同作用进化而来。研究人员得出结论，在应用保护管理工具时考虑陆龟性别至关重要，因为不同性别对线虫感染以及涉及土地使用的栖息地质量反应不同，而这些对维持物种生存及其互作至关重要。