大型尺度火多样性并非维持澳大利亚热带稀树草原蚂蚁多样性的必需条件

为探究维持生物多样性所需火多样性，研究人员以蚂蚁为对象，发现少量火处理或火活动等级即可，对生态保护意义重大。

　　在生态研究领域，火与生物多样性之间的关系一直是科学家们关注的焦点。“火多样性产生生物多样性（pyrodiversity begets biodiversity）” 这一概念自提出后，便成为易燃生物群落中利用火进行生物多样性保护的重要理论基础。其核心观点是，火多样性，即空间和时间上变化的火制度属性，如火灾发生频率、季节和强度等，能够增加景观尺度的环境异质性，进而促进生物多样性。

然而，现实中的研究结果却并不支持这一理论。在过去三十年里，众多针对不同生物地理区域和分类群的研究发现，火多样性与生物多样性之间的关系并不一致，仅有约一半的研究支持该假设。而且，大多数研究主要聚焦于记录物种对火的反应差异，或描述火多样性与生物多样性各种度量之间的关系，却很少直接探讨维持生物多样性究竟需要多少火多样性这一关键管理问题。

对于生态保护管理而言，明确这一问题至关重要。因为并非所有的火多样性都对保护有益，有些甚至可能产生负面影响。而且，火灾行为高度斑块化，单个火灾在多个空间尺度上本身就可能具有火多样性。所以，关键问题在于确定需要对火多样性进行何种程度的主动管理，才能有效保护生物多样性。

为了解开这些谜团，来自查尔斯达尔文大学研究环境与生计研究所、澳大利亚联邦科学与工业研究组织的 Fran?ois Brassard、Brett P. Murphy、Simon Ferrier、Alan N. Andersen 等研究人员，以澳大利亚热带稀树草原的蚂蚁为研究对象，开展了一项长期实验研究。该研究成果发表在《Oecologia》杂志上。

研究人员采用了一种新颖的方法 —— 生物多样性最大化方法（biodiversity–maximisation approach），这一方法原本用于战略保护规划中的保护区选择。研究人员基于蚂蚁与火的关联，而非栖息地，来评估维持蚂蚁多样性所需的火多样性。

在研究方法上，研究人员利用位于澳大利亚北领地达尔文以南约 50 公里的领地野生动物公园（Territory Wildlife Park，TWP）的长期火实验数据。实验设置了 6 种不同的火制度处理，这些处理在火灾频率、季节和强度上有所不同，实验地块采用随机区组设计，分布在 3 个区组中。同时，研究人员根据火灾强度估计值创建了火活动指标，并将地块分为 6 个火活动等级。

在蚂蚁数据收集方面，研究人员在 2021 年 3 月至 2022 年 2 月期间进行了 3 次采样，通过在每个地块设置不同类型的陷阱（地表陷阱、树栖陷阱、地下陷阱）以及进行落叶层提取，收集蚂蚁样本。之后，对收集到的数据进行分析，比较不同火制度处理和火活动等级下蚂蚁的平均丰富度和几何平均多度（GMA），并确定代表蚂蚁多样性所需的火制度处理或火活动等级的数量和组合。

研究结果主要包括以下几个方面：

1. 平均丰富度和 GMA：不同火制度处理和火活动等级下，地块的平均蚂蚁物种丰富度和 GMA 没有显著差异。但总体来看，较少或没有火灾的处理 / 等级中，多样性值往往最低，而频繁火灾或高火活动的地块中，多样性值较高，这表明火能促进澳大利亚热带稀树草原的蚂蚁多样性。
2. 丰富度和 GMA 积累曲线：在最大化物种丰富度的组合中，火制度处理仅需 3 种就能涵盖所有物种，而最大化 GMA 则需要 4 种处理。对于火活动等级，最大化物种丰富度需要 4 个等级，最大化 GMA 仅需 3 个等级，且增加更多等级后，GMA 值甚至会下降，这意味着增加更多火制度处理和火活动等级对最大化 GMA 没有实际保护意义。
3. 火处理和等级组合的丰富度和 GMA：仅两种火制度处理的组合就能代表 81.4% - 95.3% 的总物种，三种火制度处理组合可代表 93% - 100% 的物种。火活动等级方面，两种等级组合能代表 73% - 93% 的总物种。并且，包含未燃烧处理或低火活动等级的组合，其物种丰富度和 GMA 往往较低。
4. 地块对和地块 trio 的丰富度和 GMA：在地块层面，不同火制度处理或火活动等级的成对地块以及地块 trio 之间，物种丰富度和 GMA 没有显著差异。这表明，组合处理 / 等级主要是通过增加采样面积而非火的异质性来增加物种丰富度和 GMA。

综合研究结果和讨论，研究人员得出结论：在该研究系统中，维持蚂蚁多样性所需的火多样性极少。这一发现并非意味着物种对火的反应一致，而是因为单个火制度处理内火行为和植被结构存在显著异质性，能维持多种微生境，而蚂蚁觅食范围相对较小，小斑块的适宜微生境就能满足其生存。但不同生态系统或不同生物地理区域的稀树草原，火制度导致的小尺度燃烧异质性可能不同，维持蚂蚁多样性所需的火多样性水平也可能不同。

该研究具有重要意义。它为火多样性与生物多样性关系的研究提供了新的视角和实证依据，表明在澳大利亚热带稀树草原，可能无需修改现行的火灾管理方式来保护蚂蚁多样性。同时，研究人员使用的生物多样性最大化方法具有普遍适用性，可推荐用于其他易发生火灾的系统和其他分类群的研究，有助于推动生态保护管理策略的发展和完善。