生物燃料新發(fā)現(xiàn)：多樣化莊稼促進(jìn)生態(tài)友好的螞蟻生態(tài)系統(tǒng)

“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到，近日發(fā)表在《前沿保護(hù)科學(xué)》（Frontiers in Conservation Science）期刊上的一項(xiàng)研究，通過比較不同生物能源耕作系統(tǒng)中的螞蟻群落，揭示了植物多樣性對(duì)螞蟻數(shù)量、多樣性和功能的顯著影響。研究利用密歇根州的實(shí)驗(yàn)區(qū)域，包括10種專門用于生物能源耕作的作物，發(fā)現(xiàn)在植物多樣性較高的復(fù)雜多植物種植系統(tǒng)中，螞蟻數(shù)量更多、種類更豐富，功能更為多樣。相對(duì)而言，簡(jiǎn)單的年作物系統(tǒng)中的螞蟻群落相對(duì)較低。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了在追求生物能耕作可持續(xù)性的過程中，平衡植物種植系統(tǒng)和管理方式的重要性。生物能耕作雖然被認(rèn)為是一種可再生能源，但作物系統(tǒng)的選擇對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性有著復(fù)雜的影響。因此，通過深入了解植物多樣性對(duì)螞蟻群落的影響，可以為實(shí)現(xiàn)生物能耕作的可持續(xù)發(fā)展提供關(guān)鍵見解，促進(jìn)生態(tài)和環(huán)境的保護(hù)。編譯分享如下，供國(guó)內(nèi)學(xué)者和感興趣的讀者參考。

【生物能源作物與螞蟻群落：植物多樣性的生態(tài)之謎】

隨著全球?qū)ふ椅磥砟茉吹呐Γ稍偕剂?，尤其是生物質(zhì)能源，成為一個(gè)常見的選擇。然而，簡(jiǎn)單地大量種植相同類型的生物質(zhì)能源并不可持續(xù)，這將對(duì)土地和生物造成不可逆的傷害。

近日，《前沿保護(hù)科學(xué)》發(fā)表的這項(xiàng)有關(guān)生物能源種植系統(tǒng)對(duì)螞蟻群落的影響的研究，通過比較不同生物能源種植系統(tǒng)中的螞蟻群落，發(fā)現(xiàn)植物多樣性對(duì)螞蟻群體的豐富度、多樣性和功能多樣性產(chǎn)生著顯著影響。這項(xiàng)研究由美國(guó)密歇根州立大學(xué)（Michigan State University）的Nathan L. Haan（內(nèi)森·L·漢恩）博士領(lǐng)導(dǎo)。這一研究突顯了尋找種植更可持續(xù)的作物的重要性，以生產(chǎn)更環(huán)保的燃料。

螞蟻在草地和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中是豐富且有影響力的參與者。它們可以是重要的捕食者、種子傳播者和土壤工程師?！叭绻覀兊暮艽笠徊糠志坝^都用來種植燃料作物，螞蟻是研究昆蟲群落如何在不同作物之間有所不同的首要人選，”Haan解釋道。

上圖：螞蟻在自然中扮演著重要的角色，常常既是蟲害控制者、又是土壤工程師，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生積極影響。攝影：Linda Wong ?綠會(huì)融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）

為了深入了解生物質(zhì)能源作物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，特別是對(duì)螞蟻群體的影響，研究人員在密歇根州的一個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域中調(diào)查了10種生物能耕作系統(tǒng)（一個(gè)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)陣列）。這些系統(tǒng)包括年作物（玉米和兩種蘇丹草）、簡(jiǎn)單的多年生系統(tǒng)（兩種高羊茅、芒草和本地草混合）以及多植物種類的多年生系統(tǒng)（重建的草原、演替性志愿植被和與楊樹的短輪換采伐系統(tǒng)）。

研究人員捕獲了近10,000只、屬于22個(gè)物種的螞蟻。在復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中，螞蟻執(zhí)行更多功能角色，例如捕食者或種子傳播者，而在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中則較少。物種豐富度在多樣化系統(tǒng)中最高，在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中最低。這些群落組成也有所不同：一些常見的螞蟻物種在所有耕作系統(tǒng)中都找得到，然而，較為罕見的物種，僅出現(xiàn)在具有植物多樣性的多年生系統(tǒng)中。

研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了多種統(tǒng)計(jì)分析方法，其中包括置換多元方差分析（簡(jiǎn)稱PERMANOVA），用于比較不同作物系統(tǒng)中螞蟻群落的差異。同時(shí)，還利用了非度量多維標(biāo)度法（NMDS）進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化，以直觀呈現(xiàn)螞蟻群落在多維空間中的差異。

（上圖：非度量多維標(biāo)度法展示了不同作物系統(tǒng)中螞蟻群體的差異（三維解決方案；壓力=0.13）。每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)樣地的群體（18個(gè)48小時(shí)的捕獲事件），點(diǎn)之間的距離與Bray-Curtis群體差異成正比。點(diǎn)的顏色按處理方式進(jìn)行編碼。連接每個(gè)處理的點(diǎn)到廣泛的作物系統(tǒng)類別的均值軸分?jǐn)?shù)的線條說明，年作物中的群體彼此相似，與復(fù)雜的多年生系統(tǒng)形成對(duì)比，而簡(jiǎn)單的多年生系統(tǒng)的組成則處于兩者之間。來源：Haan NL等）

【該研究的結(jié)論】

研究發(fā)現(xiàn)，種植不同的生物質(zhì)能源作物會(huì)明顯影響周圍的螞蟻群體。在那些年年重復(fù)種植、植物種類相對(duì)較少的地方，螞蟻群體相對(duì)來說比較少，也比較簡(jiǎn)單。相反，在那些植物種類比較多的復(fù)雜多年生系統(tǒng)里，螞蟻群體更加豐富、多樣化，它們還能發(fā)揮更多的生態(tài)功能。

研究結(jié)果顯示，植物種類的多樣性對(duì)于維持健康的螞蟻群體至關(guān)重要，尤其是在那些復(fù)雜多年生多植物系統(tǒng)中。這些發(fā)現(xiàn)有助于我們選擇更加可持續(xù)的生物能源作物，不僅能夠減緩生物多樣性的流失，還能改善整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

生物燃料新發(fā)現(xiàn)：多樣化莊稼促進(jìn)生態(tài)友好的螞蟻生態(tài)系統(tǒng)。版權(quán)：?綠會(huì)融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）

【對(duì)未來的啟示】

這項(xiàng)研究不僅為科學(xué)家提供了深入了解生物能源作物與螞蟻群落之間關(guān)系的機(jī)會(huì)，同時(shí)也為未來的可持續(xù)發(fā)展提供了重要的啟示。通過全面考慮植物多樣性，我們能夠更好地平衡能源需求和生態(tài)系統(tǒng)的健康。通過更科學(xué)地規(guī)劃未來的能源發(fā)展，可以確保環(huán)境的可持續(xù)性和對(duì)生物多樣性的有效保護(hù)。

密歇根州立大學(xué)的Nathan L. Haan博士指出，這項(xiàng)研究為未來的生物質(zhì)能源種植提供了重要的指導(dǎo)。深入了解不同作物對(duì)螞蟻群體的影響，將有助于制定更為科學(xué)、可持續(xù)的生物質(zhì)能源發(fā)展策略。這不僅有助于滿足能源需求，同時(shí)也能最大限度地保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡和生物多樣性。

研究全文參見：Haan NL, Helms JA, Landis DA. Bioenergy cropping systems shape ant community composition and functional roles. Front Conservat Sci. 2024. Doi: 10.3389/fcosc.2023.1283225

【思考題】學(xué)而時(shí)習(xí)之
Q1: 植物多樣性如何在生物能耕作系統(tǒng)中影響螞蟻群落的數(shù)量和多樣性？

Q2：在追求生物燃料可持續(xù)發(fā)展的過程中，如何在不同莊稼種植系統(tǒng)中找到最佳的植物多樣性平衡？

Q3：多樣化的莊稼是否能夠成為降低生物能耕作系統(tǒng)中生物多樣性損失的關(guān)鍵因素？

Q4: 在生物燃料生產(chǎn)中，如何平衡莊稼的生產(chǎn)力與對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的保育價(jià)值，以實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的燃料未來？

本文僅代表資訊，不代表平臺(tái)觀點(diǎn)。

歡迎轉(zhuǎn)發(fā)（請(qǐng)注明來源）。

來源 | 《前沿保護(hù)科學(xué)》期刊

編譯 | Wendy

審核 | Moretti

排版 | Moretti

【本文參考資料】

1.https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcosc.2023.1283225/full

2.https://www.technologynetworks.com/applied-sciences/news/more-plant-biodiversity-more-ants-38304