野生蜜蜂是維系生態功能與糧食安全的關鍵傳粉者,但其群落正遭受森林退化等人為活動的威脅。盡管大規模森林恢復被視為應對此危機的有效策略,但學界對森林恢復過程中,樹種多樣性、森林結構與微環境共同驅動蜜蜂群落構建的相關機制尚不明晰。
近期,中國科學院動物研究所等研究團隊,基于目前規模最大的樹種多樣性實驗平臺——BEF-China,系統研究了樹種豐富度和林下微環境影響蜜蜂多樣性的相關機制。研究團隊于2022年至2023年在江西省亞熱帶森林開展了大規模野外調查,共采集了蜜蜂物種79種,標本8341頭,并結合分類多樣性、系統發生多樣性及功能多樣性三個維度進行了綜合分析。
研究發現,樹種豐富度對蜜蜂多樣性的影響具有維度特異性,即樹種豐富度與蜜蜂分類多樣性呈顯著負相關(P < 0.05),但與系統發生多樣性呈邊緣顯著的正效應(P = 0.05)。結果表明,雖然樹種豐富度增加可能降低了蜜蜂的總物種數,卻促進了系統發生多樣性更高的蜜蜂類群棲息。
研究還發現了郁閉度和林下植被蓋度對蜜蜂群落的影響相反,且郁閉度是環境因子中效應最強的變量,即郁閉度增加明顯降低了蜜蜂分類多樣性,但提高了系統發生和功能多樣性(PD.ses和FD.ses均大于0)。這提示,郁閉度或通過增加微棲息地異質性,促進生態位分化,進而支持功能性狀和系統發生差異較大的物種棲息。相反,林下植被蓋度增加雖提升了蜜蜂的分類多樣性,卻降低了系統發生和功能多樣性。這表明新增物種大多為功能相近的類群,導致功能冗余增加、多樣性下降。研究團隊認為,由于區域林下植被組成較為單一,較高的林下植被蓋度雖提供了更多蜜源,卻減少了棲息地的異質性(尤其是裸地等關鍵微生境),限制了如地下筑巢等不同功能類群蜜蜂的棲息,進而促使群落構建向隨機模式演變。
同時,研究表明,樹種豐富度對蜜蜂多樣性的影響通過間接路徑實現。例如,樹種豐富度增加使郁閉度增加,進而導致月均溫度降低、月均濕度增加,并抑制林下植被蓋度,最終影響蜜蜂群落結構。這一發現揭示了樹種豐富度通過改變森林結構和微環境產生級聯效應的復雜機制。同時,這一發現從側面反映了森林恢復過程中生物多樣性響應的時序差異,即在森林恢復早期,森林結構的形成可能先于生物多樣性功能分化,且分類多樣性在早—中期演替(<50年)響應更快,而功能多樣性的響應需要更長時間。因此,當前時間尺度下(15年)尚不足以觀察到功能多樣性對樹種豐富度的直接響應。
環境矩陣鏈接性狀矩陣和第四角分析結果進一步揭示了蜜蜂功能性狀與環境因子的關聯模式。例如,郁閉度與地下筑巢和非真社會性的蜜蜂呈正相關,與地上筑巢和寄生性物種呈負相關。然而,樹種豐富度本身與測量性狀均無明顯關聯。這一結果突顯了微環境作為功能篩選機制的重要性,并解釋了月均溫度和濕度對總體多樣性無明顯直接效應的原因,即不同功能類群對微氣候因子的響應方向相反,其效應相互抵消,從而在整體水平上掩蓋了微氣候的影響。
該研究首次系統揭示了“樹種豐富度→林下微環境→蜜蜂群落”的完整作用路徑,挑戰了“樹種越多,蜜蜂越多”的直觀假設。未來,森林恢復策略應采用綜合方法,即需同時關注樹種組成和森林結構屬性,以支持多維度的傳粉者多樣性及其生態服務功能。
相關研究成果發表在Journal of Animal Ecology上。研究工作得到國家自然科學基金委員會等的支持。