温带草原中凋落物节肢动物群落的差异:地点因素远超草种的影响 —— 探索生态系统奥秘

【字体: 时间:2025年04月08日 来源:Journal of Insect Conservation 1.9

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  为探究节肢动物群落(Arthropod community)在草地生物分解中的作用,研究人员开展 “凋落物袋实验”。结果发现,草地节肢动物群落受地理位置影响最大,草种和起源影响较小,网袋孔径无显著影响。该研究对理解草地生态系统功能意义重大。

  在广袤的温带草原上,生态系统的平衡与稳定至关重要。其中,分解过程不仅是土壤形成的关键环节,还对全球碳循环(global carbon cycle)有着巨大贡献。据估计,草地生态系统储存了约 34% 的陆地碳,而高达 90% 的陆地植物物质在生态系统中被分解而非被消耗。然而,目前关于节肢动物群落(Arthropod community)在草地生物分解中的作用,在全球许多草地中仍不明确。同时,澳大利亚温带草地面临着诸多问题,如大量减少,不到 5% 的原生生态系统保持完整,且许多草地出现了外来草种的自然化种群,这些变化对草地功能和生态过程产生了重要影响,包括凋落物分解。但目前对这些系统中生物分解的部分了解甚少,因此,探究与分解的草凋落物相互作用的节肢动物群落变得十分必要。
为了深入了解这些问题,澳大利亚联邦大学(Federation University Australia)和迪肯大学(Deakin University)的研究人员 Allison M. Wall、Philip S. Barton 和 Nick L. Schultz 开展了一项研究。他们在澳大利亚东南部的温带草原进行了凋落物袋实验(litter bag experiment),旨在确定哪些节肢动物目与分离的草凋落物相关,并测试节肢动物群落是否因草种、草的起源(本地多年生草与外来一年生草)和草地位置的不同而有所差异。

该研究用到的主要关键技术方法如下:

  1. 凋落物袋实验:制作 15×15 cm 的网袋,使用 2 mm 和 5 mm 两种网孔孔径,装入不同草种,在三个草地站点部署,一个月后收集。
  2. 节肢动物提取与鉴定:利用 Tullgren-Funnel 装置提取节肢动物,通过尼康立体显微镜观察并鉴定到目。
  3. 数据分析:使用 R 软件进行数据处理,构建非度量多维缩放(nMDS)排序图,用分析相似性(ANOSIM)和相似性百分比(SIMPER)分区等方法分析变量对节肢动物组成的影响。

研究结果如下:

  1. 节肢动物群落组成:共采集到 7933 只节肢动物,分属 12 个目。数量最多的是弹尾目(Poduromorpha)、螨目(Acari)和缨翅目(Thysanoptera)。
  2. 影响因素分析
    • 地理位置:研究发现,采样地点对节肢动物群落组成影响最大。不同地点的节肢动物组成差异显著,如 Ingliston、Myrniong 和 Parwan 三个地点,其节肢动物组成有明显区别,其中弹尾目和螨目在不同地点的数量差异是造成这种区别的重要原因。
    • 草种和起源:草种对节肢动物群落组成有一定影响,如 Themeda 的凋落物袋中节肢动物组成变异性较小。草的起源也有影响,缨翅目和弹尾目(Collembola,包括 Entomobryomorpha、Symphypleona 和 Poduromorpha)受草起源影响较明显,但整体影响较弱。
    • 网袋孔径:使用两种不同网孔尺寸的网袋对采样的节肢动物群落没有显著影响。


研究结论和讨论部分指出,该研究表明温带草原中与草凋落物相关的节肢动物群落受草的种类和起源影响,但与不同地点的差异相比,这种影响较小。外来草种的入侵可能会威胁到一些偏好本地草种的节肢动物的生存,如 Entomobryomorpha、Symphypleona 和 Thysanoptera 目成员。此外,研究还强调了节肢动物在草地生态系统中的重要作用,但由于地点间的显著差异,评估管理措施对节肢动物群落的益处具有挑战性。因此,加强对草地节肢动物的监测,有助于衡量管理实践的效果,预测草地节肢动物群落对全球变化的响应,进而制定保护节肢动物多样性的策略。这项研究为深入理解草地生态系统中节肢动物的作用提供了重要依据,对草地生态系统的保护和管理具有重要的指导意义。
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