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研究人员为探究I. costata运动模式,开展相关研究,发现雌雄运动有差异,随机游走模型有应用价值。
在广袤的草地生态系统中,昆虫的运动模式就像一部神秘的 “行为密码”,蕴含着许多有待解开的秘密。对于一些特殊的昆虫种类,比如
Isophya属的大型无翅灌丛蟋蟀,它们的生存与繁衍和栖息地的关系极为紧密。然而,目前人们对这类昆虫在不同草地栖息地的运动规律了解甚少。同时,在昆虫运动研究领域,虽然已经有多种模型,但针对这类低流动性昆虫的运动建模还不够完善。为了深入了解这些问题,研究人员开展了一项极具意义的研究,相关成果发表在《Acta Oecologica》杂志上。
此次研究由国外研究人员进行,他们聚焦于Isophya costata(一种大型无翅灌丛蟋蟀,是喀尔巴阡盆地的特有冰川消退后草原遗迹物种,在欧盟属于 Natura 2000 保护物种,在匈牙利受到高度保护,且在 IUCN 红色名录中种群数量呈下降趋势)。研究人员选择了匈牙利 “巴拉顿高地及其小盆地” 微区域内约 2 公顷的干草田作为研究区域,该区域植被主要由Arrhenatherum elatius等植物构成,且北部为短稀疏草地,南部为高茂密草地。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是标记重捕法,他们在 2023 年 5 月 27 日收集了 20 只雄性和 20 只雌性I. costata,在两个不同植被区域(短稀疏植被区和高茂密植被区)设置释放点,用无毒、快干、防水的记号笔对其进行荧光标记后释放。然后通过每天夜间用紫外线手电筒沿着固定样线进行搜索,利用高精度 GPS 设备记录捕获个体的坐标、标记编号和性别等信息,以此来追踪昆虫的运动轨迹。此外,研究人员还运用了地理信息学和统计学方法,计算昆虫检测点之间的距离、分析每日活动情况等,并通过编写程序在 Fortran 语言环境下进行路径重建和随机游走建模。
下面来看具体的研究结果:
- 野外研究数据分析:在 15 天的调查中,理论上有 600 次检测机会,但实际仅检测到 193 次(32.2%)。不过,在短草地(N)的检测成功率较高,雌性为 46.3%,雄性为 28.8%;而在高草地(S)检测成功率较低,雄性和雌性分别为 23.8% 和 30.0% 。从运动距离来看,总体上雄性的平均日移动距离(9.8 米 / 天)大于雌性(6.4 米 / 天)。在北部释放点(N),雄性的日活动距离显著高于雌性;在南部释放点(S),雄性和雌性的日活动距离相似。同时,大多数在 N 点释放的昆虫都朝着高植被区域移动,其中 10 只雄性中有 8 只、9 只雌性中有 7 只向高植被区移动。
- 路径重建方法和随机游走模型的结果:通过对比野外检测数据系列和补充重建值的数据系列,发现路径重建方法使曲线更平滑。随机游走模型能够较为准确地再现观察到的趋势,并给出最可能的迁移路径信息。在北部释放点(N),根据随机游走模型,雄性和雌性均向东南方向移动,避开森林方向,朝着高植被区域前进;在南部释放点(S),雌性向东南方向移动,雄性最初向西南方向移动,之后转向东北方向。但随机游走模型也存在一定缺陷,在北部站点(N)与重建方法的偏差较大,且在不同时间段对昆虫与释放点距离的估计有时偏高有时偏低。
在研究结论和讨论部分,研究人员发现I. costata的日移动活动为 6 - 12 米 / 天,这与之前对其他近缘物种的研究结果相符,表明这类无翅直翅目昆虫日活动能力较低,移动距离较短。同时,研究还发现雄性和雌性在移动强度上存在显著差异,雄性移动距离更大,这可能与雄性寻找配偶和更高的能量需求有关,而雌性可能遵循 “安全扩散模式”。在不同栖息地,昆虫的移动也有所不同,在适宜栖息地(高茂密草地)雄性移动较少。此外,植被结构和声学信号可能共同影响该物种的运动模式,雄性的鸣叫可能是雌性活动的主要驱动力,而植被的适宜性对雄性活动影响较大。
这项研究具有重要意义,它揭示了I. costata在不同草地栖息地的运动模式差异,为理解这类昆虫的生态行为提供了重要依据。同时,随机游走模型在模拟该物种运动模式方面虽有一定价值,但也存在改进空间,这为后续进一步研究昆虫运动建模指明了方向。而且,运动生态学研究成果对于制定物种特异性保护策略越来越重要,此次研究为I. costata以及其他类似低流动性昆虫的保护提供了关键参考,有助于保护生物多样性和维护生态平衡。