亚热带森林树木多路径调控捕食者多样性

人类活动和环境变化正在威胁着全球生物多样性，而生物多样性提供关键的生态系统功能和服务。植物多样性丧失对植食者的影响最为明显，对较高营养级存在什么影响？“天敌假说”常用于解释植物多样性和更高营养级之间的关系，认为：因为更多的异质环境提供了更稳定和丰富的猎物资源，物种丰富的植物群落中的捕食者数量和种类更多。目前的一些研究表明节肢动物捕食者的多度、物种丰富度及其食物网的稳定性，可以受到植物物种丰富度的正效应，但其他研究只发现了微弱甚至负效应。较高营养级的相互作用及其对生态系统的自上而下的影响，如何随着植物多样性的丧失而改变？

中国科学院动物研究所朱朝东研究组联合植物研究所马克平研究组和德国哥廷根大学Andreas Schuldt、Martin-Luther-Universität的Helge Bruelheide等合作者，在目前世界上最大的亚热带树木多样性实验基地（BEF-China）中，对树栖蜘蛛和鳞翅目幼虫进行了连续的跨季节（四月、六月、九月）采样，并通过结构方程模型等方法分析了其中两年数据。该工作解析了植物和消费者（鳞翅目植食者和蜘蛛）的多维度多样性（物种多样性、系统发生多样性、功能多样性和结构多样性）之间的路径，刻画了树木多样性和节肢动物捕食者多样性之间的联系。研究发现：1）植食者在很大程度上决定了植物物种丰富度对捕食者多度、物种丰富度、功能和系统发生多样性的影响；而树木的系统发生、功能和结构多样性在该过程中也很重要；2）与植物相关的功能、结构和系统发生多样性效应的强度和方向不同，表明了捕食者群落形成机制存在差异；3）捕食者的多度和多种多样性成分均受到树木功能多样性的影响，表明植物功能性状组成引起的结构和环境的变化可能在捕食者群落形成中发挥了关键作用。研究结果强调了基于多种生物多样性成分的综合方法在理解多营养群落中生物多样性丧失后果的重要性。 

这一研究结果以“Functional and phylogenetic relationships link predators to plant diversity via trophic and non-trophic pathways”为题，近日被Proceedings of the Royal Society B接受。中国科学院动物研究所博士研究生陈婧婷为第一作者，参与了研究组在BEF-China样地多年的昆虫多样性监测工作，并主导获取了丰富的捕食者蜘蛛多样性数据，组织并协调完成了该项工作；朱朝东研究员和王明强副研究员（现任职于中国科学院成都生物研究所）为该论文通讯作者；哥廷根大学Andreas Schuldt教授持续参与了文稿讨论。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相关的工作人员的支持与帮助。同时，该研究得到了中国科学院先导B专项（XDB310304）、国家杰出青年科学基金（31625024）和动物进化与系统学（院）重点实验室经费的资助。

图1 树木功能多样性与蜘蛛(a)多度、(b) PD、 (c) MNTD和(d) FRic的关系

图2. 树木MNTD（最近种间平均进化距离）与蜘蛛(a) MNTD、(b) 功能分异指数 (FDiv)和(c) FD (Rao’s Q)的关系

图3 树木物种丰富度、系统发生多样性、功能多样性、结构多样性以及植食者的多度和多样性对蜘蛛多度、(a) 物种丰富度、(b) MPD、(c) FDiv、(d) FD Rao’s Q效应的路径模型

图4 树木多样性对捕食者多样性的直接与间接效应