植物的高度和植物积水囊的大小会影响亚马逊雨林中附生凤梨科植物上的无脊椎动物群落

《Ecological Entomology》：Height and phytotelm size affect the invertebrate communities of epiphytic bromeliads in the Amazon rainforest

　　研究在厄瓜多尔西北亚马逊的Tropical Andes生物多样性热点地区，对两种凤梨科植物（Aechmea hoppii和Aechmea nidularioides）上的水生和陆生无脊椎动物群落进行了调查。发现植物体积和高度显著影响群落多样性（α多样性），其中体积与水生和陆生群落物种丰富度正相关，而高度主要影响β多样性（群落结构差异）。采样时间（1-2月和7-8月）显著影响水生群落结构，提示生物季节性而非气候季节性。研究填补了该地区及高海拔树冠层溴藜蜱群落研究的地理空白。

　　本研究聚焦于亚马逊雨林中一种特殊而重要的植物——水生凤梨科植物（tank bromeliads）所承载的无脊椎动物群落。这些植物通常生长在热带雨林的树冠层，其叶片排列成一个中央的水池状结构，称为“phytotelmata”，在其中蓄积雨水和落叶，形成一个小型但复杂的生态系统。在这样的微生境中，栖息着丰富的无脊椎动物，包括水生和陆生的昆虫、节肢动物以及一些其他类群。这些微生境不仅对生物多样性具有重要意义，还可能成为研究生态系统中垂直结构和生物适应性的重要窗口。

在研究过程中，科学家们选取了位于厄瓜多尔东部热带安第斯生物多样性热点地区的63株水生凤梨科植物，其中主要研究了两种形态上难以区分的同属植物：*Aechmea hoppii* 和 *A. nidularioides*。这些植物通常分布在热带雨林的树冠层，研究者通过攀爬设备或梯子采集样本，采集的高度范围从地面以上约2米到20米。这一研究不仅扩展了传统上集中在低矮植被层的凤梨科研究范围，还填补了该地区在凤梨科生物群落研究上的地理空白。

研究团队从这些凤梨科植物中提取了总计7524个个体的水生和陆生无脊椎动物，并将其归类为300种形态种（morphospecies），涉及27个目，属于节肢动物门、环节动物门和扁形动物门。这些样本的收集和分类过程非常细致，不仅包括对水体和叶轴中的生物进行分析，还对植物的物理特征进行了测量，如水池体积、基部周长、最长叶片长度等。此外，研究者还记录了植物所处的森林类型（原始或次生）、植物高度以及水池的pH值和温度等信息，从而更全面地理解影响凤梨科植物群落结构的因素。

研究发现，凤梨科植物所处的树冠高度和植物体积是影响其无脊椎动物群落结构的重要变量。总体来看，植物体积与水生和陆生无脊椎动物的α多样性（即群落内的物种丰富度）呈显著正相关，而树冠高度则对β多样性（即不同凤梨科植物之间群落的差异）有影响。值得注意的是，尽管该地区没有明显的气候季节性，但采样时间（即1月-2月或7月-8月）对水生群落的组成产生了显著影响，这表明生物活动可能具有一定的季节性，与气候条件无关。这种现象可能与植物本身的生命周期、昆虫的繁殖周期以及环境中的资源供应有关。

此外，研究还发现，尽管原始森林和次生森林在某些方面存在差异，如植被覆盖度和NDVI值（植被指数），但凤梨科植物的群落结构在这两种森林类型之间并没有显著差异。这可能反映了次生森林在该地区具有较高的生态完整性，或凤梨科植物在一定程度上缓冲了人类活动对生物多样性的影响。然而，研究者也指出，这种结果并不意味着次生森林足以维持所有生物群落的完整性，其他生物类群可能仍然受到原始森林与次生森林之间细微差异的影响。

在对凤梨科植物的形态特征与无脊椎动物群落之间的关系进行分析时，研究者发现植物体积是影响群落结构的关键因素。然而，关于植物叶片数量和长度对群落组成的影响则不明显，这可能与不同无脊椎动物的生态需求和行为模式有关。例如，水生无脊椎动物可能更依赖水池的体积，而陆生无脊椎动物则可能受到叶片结构的间接影响，如叶片面积和复杂度。此外，某些物种如甲虫在采样时间上表现出明显的季节性变化，这可能与它们的生命周期或环境中的资源供应有关。

研究还强调了凤梨科植物作为“生物多样性放大器”的重要性。它们不仅提供了丰富的栖息地，还支持了多种生物的生存，包括昆虫、蜘蛛、蚂蚁等，甚至在某些情况下成为两栖动物的繁殖场所。凤梨科植物的水池和叶片共同构成了一个独特的微生境，其中的生物多样性远高于周围环境。因此，对凤梨科植物的研究不仅有助于理解热带雨林中微生境的生态功能，也为生物多样性保护提供了重要的参考依据。

值得注意的是，研究者还发现，凤梨科植物在树冠中的分布可能影响其对环境变化的响应能力。尽管植物体积对群落结构具有显著影响，但其在树冠中的高度对群落组成的影响相对较小。这可能意味着凤梨科植物在一定程度上能够缓冲树冠高度带来的环境差异，从而维持相对稳定的群落结构。然而，这一现象也可能受到其他因素的干扰，例如微气候的变化、落叶的输入量以及水池中的营养循环等。

在对凤梨科植物的群落进行分析时，研究者采用了多种统计方法，包括广义线性模型（GLMs）和置换多元分析（PERMANOVA）。这些方法帮助研究人员识别了哪些变量对群落结构产生了显著影响，以及哪些变量可能仅在特定的生态层或环境条件下起作用。例如，植物体积和水池容量是影响无脊椎动物群落丰富度的主要因素，而采样时间则对水生群落的组成有显著影响。这种差异可能反映了水生和陆生群落对环境变化的不同敏感性，也暗示了在进行凤梨科植物研究时，需要分别分析这两个群落的组成和功能。

此外，研究者还强调了凤梨科植物在热带雨林生态系统中的特殊地位。由于它们的结构和功能特性，凤梨科植物能够支持大量的无脊椎动物，这些生物在雨林中扮演着重要的生态角色，如分解者、营养循环者和捕食者。通过研究这些植物所承载的生物群落，科学家们可以更深入地理解热带雨林中复杂的生态网络，以及这些微生境在维持生态系统稳定性中的作用。

总的来说，这项研究不仅揭示了凤梨科植物在热带雨林中的重要生态功能，还为未来的研究提供了新的视角。例如，研究者建议未来的工作可以进一步关注凤梨科植物的“功能多样性”，即不同物种在生态系统中的作用和相互关系，而不仅仅是它们的分类学多样性。此外，研究还指出，凤梨科植物的垂直分布和形态特征可能是影响其群落结构的重要因素，但需要更深入的调查来确认这些关系的复杂性。通过对凤梨科植物的研究，科学家们可以更好地理解热带雨林的生态动态，并为生物多样性保护提供科学依据。