蚂蚁-小蜂-榕树体系营养级联强度的动态变化特征及其机制

It has long been considered that the strength of trophic cascades was derived from different features of the study systems. However, seasonal dynamic and disturbance (e.g. extreme climate events, epidemics) can strongly affect the nature and strength of interspecies interactions and finally the strength of trophic cascades. To date, only few studies have reported the variation of trophic cascades, and the underlying mechanisms are largely unknown. In the fig tree, Ficus racemosa, the weaver ants (Oecophylla smaragdina) can induce trophic cascade effects, that indirectly benefits the Ficus racemosa–pollinating fig wasp mutualism by predation on non-pollinating fig wasps. However, the population and behavior activity of both O. smaragdina and fig wasps vary across season, which may result in dynamics of trophic cascade strength. In this study, we will conduct across-season monitoring and field experiments to reveal the patterns, processes and mechanisms of trophic cascade strength dynamics in Xishuangbanna tropical botanical garden. The results of this study will shed new light on the theory of trophic cascade strength variation and will also provide guidance to theory and practice of biodiversity conservation and biological control.

以往对营养级联强度（strength of trophic cascade，STC）的研究认为，不同体系STC的不同是由研究体系自身特征（如：食物链长度、空间异质性等）的差异导致的。但是，对同一体系，季节变化以及干扰事件(如：极端气候、流行病等)能极大的影响物种互作的对象、方式及紧密程度，并最终影响STC。然而，对同一体系STC动态变化的特征和机理仍然不清楚。在聚果榕（Ficus racemosa）上，捕食性的黄猄蚁（Oecophylla smaragdina）能以营养级联的方式间接有利于榕树和传粉小蜂。但是，捕食者和猎物的种群数量、行为规律是随季节变化的，这种变化将会导致STC强度的变化。本研究拟对捕食性蚂蚁及其猎物的种群数量、行为规律及种间互作进行长期野外观测和实验，以阐明该系统STC的变化规律及其作用机理。其结果对生态系统保护、生态恢复及生物防治的理论和实践具有参考价值和指导意义。

营养级联强度随时间的变化与群落结构和功能的改变紧密相关。然而，营养级联强度随时间的变化模式及其潜在的机制仍然极少有报道。在聚果榕上存在着由黄猄蚁（Oecophylla smaragdina）的捕食作用导致的营养级联效应。黄猄蚁能够在聚果榕上用树叶建造蚁巢，并和能产生蜜露的角蝉形成互利共生关系。黄猄蚁对非传粉小蜂的捕食，减少了非传粉小蜂对雌花产卵资源的竞争，保护了传粉榕小蜂的产卵及传粉，最终有益于榕树和传粉榕小蜂的繁殖。本研究在分布于西双版纳的聚果榕上，成对选择隔离蚂蚁的实验组和不隔离蚂蚁的对照组榕果，对营养级联的强度在雾凉季、干热季和雨季的表现进行了检测。实验同时记录了在上述三个季节榕小蜂的产卵活动规律，黄猄蚁的搜索活动规律，蚁巢数量的季节动态变化以及环境中温度和光照的变化。分析了营养级联效应强度与黄猄蚁和榕小蜂行为活动之间的相关性。结果表明：营养级联的强度在干热季最强，其次是雨季，在雾凉季没有观测到营养级联效应。黄猄蚁对非传粉小蜂捕食的作用强度与营养级联强度之间呈现出显著的正相关关系，暗示在一个稳定存在的榕小蜂群落中，营养级联强度的变化是一个由捕食者驱动的自上而下的过程。传粉榕小蜂在榕小蜂群落的稳定维持中处于主导地位，在雾凉季，传粉榕小蜂缺失导致整个榕小蜂群落不复存在。总之，该系统中营养级联的强度是由自上而下的过程驱动的，而营养级联是否能够发生是由群落中对群落的维持起决定作用的关键种决定的。本研究的结果表明，在生态系统保护中对关键种的保护至关重要。而生态恢复也应该以对系统中关键种的引种、栖息地保护、种群恢复作为切入点。生物防治中天敌的筛选需要结合群落中关键种的生态特征来进行筛选，综合考虑天敌的捕食和植物的互利共生者两种关系类型对植物适合度的影响，才能达到理想的效果。