春秋季增温对“拟寄生蜂-实蝇-植物”食物链的差异性影响

As species in different trophic levels differ greatly in their sensitivity and response to environmental change, structure and functioning of the food chain were easily been disrupted by global warming. “Parasitoids-herbivore insects-plants” widely distributed in almost every terrestrial ecosystems. However, their structure and functioning shifting under warming environment is still largely unknown. In this program, impact of environmental warming on species involved in a “Parasitoid wasps- Tephritid flies-Asteraceae plants” food chain will be investigated. Species phenology, ultimate body size as well as the trophic interaction strength will be observed for individuals in warmed and ambient temperature environment respectively. Here, assuming that life history traits evolve to maximize fitness according to life history plasticity theory, we hypothesized that much more diverse responses would be expected for multivoltine consumers than that for univoltine consumers. Exactly, multivoltine insects should emerge earlier with a smaller body and less consumption for the un-matured seeds under warming condition in the early growing season, but contrast patterns will be found for generations in late-growing season. In addition, since there is a difference in the evolutionary pressure for secondary and primary consumers, we hypothesized that they will response asymmetrically to environmental warming. Results here will be of empirical implications for the prediction of the structure and function in the warmed future

由于不同营养级的生物对环境变化往往有着不同的敏感性和响应方式，食物链的结构和功能很容易受到环境变暖的影响。“拟寄生者-食草昆虫-植物”食物链广泛存在于各个类型的生态系统，然而气候变暖对该类食物链结构和功能的影响仍缺乏研究。本项目拟选取青藏高原东部高寒草甸生态系统中广泛存在的“拟寄生蜂-实蝇-菊科植物”食物链为研究对象，借助红外加热管和人工气候箱，监测该食物链上各营养级生物的的物候、体型等对模拟增温影响的同步性，以及营养级联效应强度的变化。我们预测为了使适合度最大化，多化性昆虫比单化性昆虫对季节性增温的响应更为灵活，其生长季前期的世代在增温环境中将缩短世代周期，体型变小，对植物的损害程度降低。生长季晚期的世代对增温的响应则相反。此外，由于初级消费者和次级消费者面临的选择压力不一致，二者对环境变暖的响应策略也不尽一致。相关研究成果将有助于深入认识全球变暖对该类食物链的影响。

认识气候变化如何影响生态系统的结构和功能是当今生态学研究面临的重要挑战之一。大量调查分析表明春季物候提前、分布区向高纬度或高海拔转移以及体型变小被认为是生物响应全球变暖的三大普适规律。然而也经常有生物表现出不同的响应模式，这促使大量的研究对生物响应环境变化的机制进行探讨。此外，群落中的动植物往往对环境变化有着不同的敏感性和响应程度，这些差异会导致物种间相互作用的频度和强度发生变化，由此引起生态系统功能的变化。. 项目执行期间，我们以“菊科植物-实蝇-金小蜂”食物链为研究对象，通过红外加热管与控制降雨装置，布置了微宇宙实验，探讨了季节性增温对该食物网中常见的多化性昆虫，斑股花翅实蝇（Tephritis femaralis）及其主要天敌金小蜂（Pteromalus albipennis），羽化物候、体型等的差异性影响，通过对比宿主植物在增温与对照环境中的种子损失量来评估增温对该食物链营养级联效应的影响。检验了降雨和增温以及虫瘿对三纹桶尾实蝇（Urophora stylata）春季羽化物候的影响。 . 研究结果表明：（1）多化性昆虫对气温变暖的响应具有季节性差异：春季增温时，斑股花翅实蝇（Tephritis formulas）的幼虫期变短，体型变小，蝇蛆对种子的啃食量也显著小于对照环境；秋季增温会延缓其发育速度，增加其体型，蝇蛆对种子的啃食量显著高于对照环境。（2）容性寄生蜂对气温变化的响应并不不敏感，被寄生的实蝇在增温与对照环境中对种子的啃食量也无显著差异，因此，相比对照环境，春季增温会减弱该寄生食物链上下行营养级联效应，而秋季增温会增强该食物链的下行营养级联效应。（3）昆虫的羽化物候对气温升高的响应受到降水和生活习性（形成虫瘿与否）的影响。这些结论对该领域的研究提供了新的机制，有助于更为全面地评估气候变化对生态系统的影响。. 项目执行期间的大量野外调查为我今后的研究工作积累了宿主植物的物候、繁育特征，昆虫的分布，产卵习性等若干重要的基础数据，提升了我对研究区域“菊科植物-实蝇-寄生蜂”食物网的认识。为下一阶段探讨该食物网的物种共存等打下来较为坚实的基础。