城市环境中Atta cephalotes蚂蚁对热胁迫的击倒抗性研究：热带城市热岛效应的生态适应机制

本研究针对热带城市热岛效应(UHI)对昆虫生存的挑战，以哥伦比亚卡利市的切叶蚁Atta cephalotes为模型，通过环境舱模拟38-42°C梯度温度，结合线性混合模型和Cox模型分析其击倒抗性(knock-down resistance)。结果表明该物种具有高达42°C的基础耐热性(CTmax)，揭示了其在城市扩张中的生态适应潜力，为热带昆虫应对气候变暖提供新见解。

　　

在热带城市快速扩张的背景下，城市热岛效应(UHI)正创造着比周边高12°C的极端微环境。这种温度剧变对变温动物尤其是昆虫构成严峻挑战——它们必须通过表型可塑性(phenotypic plasticity)或快速进化来应对。作为新热带区关键生态系统工程师，切叶蚁Atta cephalotes近年来在哥伦比亚卡利市表现出异常的 urban colonization能力，其巢穴引发的道路塌陷和植被破坏已成为城市管理难题。传统认知认为昆虫在50°C以上才会丧失运动能力，但UHI环境下的持续亚致死高温如何影响蚂蚁生理？这既是生态适应理论的科学空白，也是城市害虫防控的实践需求。

来自Universidad del Valle的研究团队开展了这项开创性工作。通过采集UHI核心区与外围区共8000只工蚁，在精确控温环境舱中模拟38-42°C梯度升温(1°C间隔)，记录击倒时间(knock-down time)作为耐热性指标。运用线性混合模型解析地理来源与温度处理的交互效应，辅以Cox比例风险模型评估生存概率。关键技术包括：1)基于卫星热成像的UHI分区采样；2)标准化环境舱热应激protocol；3)LT₅₀(半数致死温度)和CT_max(临界热极限)测定；4)混合效应模型统计分析。

【研究结果】

1. 热耐受曲线与描述性统计
   热敏感性测试显示A. cephalotes的LT₅₀为40°C，CT_max达42°C。在关键阈值40°C时，UHI蚂蚁存活时间比非UHI个体长6.9%，但41°C时该趋势逆转(非UHI蚂蚁多存活9.4%)，暗示种群间存在复杂的热适应策略分化。

2. 热岛环境中切叶蚁的击倒抗性
   温度每升高1°C，蚂蚁运动能力丧失时间从391分钟(38°C)锐减至42分钟(42°C)。统计模型揭示温度是击倒时间的决定性因素，但UHI起源未呈现显著影响，颠覆了"热岛种群必然更耐热"的假设。

3. 讨论
   该物种表现出"预适应"特征——无论是否经历UHI选择压力，均能耐受42°C极端温度。这种基础耐热性(basal thermotolerance)可能源于其自然史：作为开放式生境物种，长期暴露于热带日照的巢穴表面温度波动。研究首次量化了热带蚂蚁在UHI场景下的生理弹性，为解释其城市扩张提供了热生物学机制。

4. 结论
   A. cephalotes的基础耐热性构成其成功colonize城市环境的关键性状。温度阈值实验证实该物种能承受当前UHI最大温升(12°C)，预示未来气候变暖下其分布可能进一步扩大。这对热带城市害虫管理具有警示意义——传统物理防控需结合温度调控等新策略。

这项发表于《Acta Oecologica》的研究，通过创新性地将城市生态学与生理生态学交叉，不仅填补了热带昆虫UHI适应机制的知识空白，更建立了评估物种城市colonization潜力的热耐受性框架。作者Mauricio Rengifo-Ruiz等提出的"预适应假说"为理解生物对快速环境变化的响应提供了新视角，其方法论对全球变化生物学研究具有示范价值。随着UHI效应加剧，这类研究将为预测生物地理格局变迁和制定适应性管理策略提供关键科学依据。