研究进展 | Journal of Animal Ecology | 

植物群落组成上行效应（Bottom-up effect）决定植食者和捕食者多维度beta多样性

文章链接：https://doi.org/10.1111/1365-2656.13868

全球范围内生物多样性下降正对生态系统服务功能构成威胁。特定类群的生物多样性下降又会通过营养级关系（例如，bottom-up effect上行效应和top-down effect下行效应），对不同营养级类群的生物多样性和整个生态系统产生复杂影响。因此，揭示不同营养级之间生物多样性变化的关联机制，对于理解多营养级组成的群落构建和生物多样性的维持机制至关重要。在多营养级群落构建机制的研究中最为经典的“Diversity Begets Diversity”理论，常常用于解释不同营养级alpha多样性的关联机制研究，而对于营养级之间多维度beta多样性的关联机制研究相对较少。

图1. 实验设计（A）以及对不同生态过程相对重要性的研究框架图（B）

本研究依托中国亚热带生物多样性与生态系统功能 (BEF-China，江西德兴) 野外实验样地，对植物、植食性昆虫（鳞翅目幼虫）和捕食性节肢动物（蜘蛛）的物种组成和功能特征数据进行了系统调查，并构建不同类群物种的种间系统发生关系。根据生态位理论和中性理论的预测，本研究分别在beta多样性观测值空间格局、beta多样性观测值变异和beta多样性标准值空间格局三个维度提出假设，系统评估了亚热带森林中植物组成（代表生态位过程中的上行效应）和空间距离（代表中性扩散过程）对植食性昆虫和捕食性节肢动物群落构建的相对重要性。

研究表明植食性和捕食性节肢动物的物种、谱系和功能beta多样性均与植物beta多样性存在显著正相关关系；线性混合模型的方差分解发现，植物组成变化通过上行效应决定了植食性和捕食性节肢动物的群落组成结构，并且该影响同时受到营养级关系强度、多样性维度和数据质量（0-1数据/基于多度的数据）的影响；零模型分析的beta多样性标准值空间格局也证实了生态位过程在植食性和捕食性无脊椎动物群落构建过程中的重要性。综上，这些研究结果验证了植物beta多样性通过上行效应对其高营养级类群beta多样性的影响机制，进一步拓展了我们对亚热带森林中多营养级群落构建及生物多样性维持机制的理解。

图2. 植物beta多样性以及空间距离对植食性鳞翅目幼虫以及捕食性蜘蛛不同维度beta多样性的影响

图3. 植物beta多样性以及空间距离对植食性鳞翅目幼虫以及捕食性蜘蛛不同维度beta多样性影响的相对重要性

上述研究进展以“Tree dissimilarity determines multi-dimensional beta-diversity of herbivores and carnivores via bottom-up effects”为题于2022年12月12日在线发表于生态学主流期刊Journal of Animal Ecology。李逸博士（毕业于中科院动物研究所，现为植物研究所特别研究助理）和杜元宝博士（中科院动物研究所助理研究员）为论文共同第一作者，动物研究所朱朝东研究员为通讯作者。植物研究所马克平研究员、刘晓娟副研究员、米湘成副研究员、动物研究所刘宣研究员，德国哥廷根大学Andreas Schuldt教授以及哈勒大学Helge Bruelheide教授均在课题开展过程的不同环节中作出了重要贡献。该研究得到了BEF-China亚热带森林植物多样性实验基地和研究组成员的大力支持和帮助，并得到中国科学院先导专项（XDB310304）和国家杰出青年基金（31625024）等项目的资助。