栖息地将决定地面甲虫在应对气候变化方面的输赢

从玉米到圣诞树的北美作物的成功部分取决于食物网中一个相对看不见的组成部分——地面甲虫。近2种地面甲虫生活在北美。由宾夕法尼亚州立大学领导的新研究表明，其中一些昆虫可以茁壮成长，而另一些可能会随着气候变化而下降。研究小组发现，这种反应将在很大程度上取决于物种的特征和栖息地，并可能对保护工作产生重大影响。

该研究发表在《全球生态学与生物地理学》杂志上。

“我们知道气候变化会影响从海洋中的珊瑚礁到陆地上的树木的一切，但关于它如何影响昆虫的信息较少，”宾夕法尼亚州立大学多功能景观助理教授Tong Qiu说。“地面甲虫无处不在——在你的后院，在你的花园里。它们吃破坏农作物的害虫和杂草种子，是鸟类的重要食物来源。它们是小昆虫，但它们对生态系统的影响很大。

这个项目的想法是在邱和他的同事阅读了两项研究结果不同的研究之后产生的。这两项研究都通过汇总现有文献的发现来研究昆虫种群的趋势，其中一项研究显示过去100年来陆生昆虫种群数量下降，另一项研究显示没有变化。邱和他的合作者想知道，如果他们使用在整个非洲大陆收集的原始数据将物种作为一个群体(或“群落”)进行检查，但考虑到它们的不同特征，情况会是什么样子。

研究人员研究了在北美，波多黎各和夏威夷的不同栖息地发现的136种地面甲虫物种。他们从美国国家科学基金会的国家生态天文台网络(NEON)和11项先前发表的研究中检索了地面甲虫计数数据，以测量甲虫在整个非洲大陆的分布。研究人员根据许多特征对物种进行了分类 - 例如首选栖息地，体型以及它们是飞行，挖洞，攀爬还是奔跑 - 以概括它们对气候变化的反应。

科学家们从NEON的机载观测平台(AOP)收集了栖息地信息，例如森林树冠的间隙以及森林地面上植物和原木的密度。AOP使用成像仪器进行低空飞行，这些仪器可以测量广泛的光谱，以创建详细的景观3D图像。

科学家们将物种和栖息地数据输入到一个先进的统计模型中，并运行中度到高的温室气体排放情景，以研究地面甲虫如何应对不断变化的气候。在他们的研究结果中，他们发现流动性较低的非飞行甲虫物种可能会随着时间的推移而减少，但栖息地保护可以减轻气候变化的影响并扭转某些地区的趋势。

“我们发现，非飞行食肉动物是关键的害虫控制剂，在温暖，干燥的气候中更有可能随着时间的推移而下降，”邱说，他也是宾夕法尼亚州立大学计算和数据科学研究所的副研究员。“如果你的食肉动物少了，你就会有更多可能影响农业的害虫。

据研究人员称，栖息地条件可以在甲虫种群变化中发挥重要作用，实际上可以扭转这一趋势。森林冠层的间隙对许多需要开阔地面来追捕猎物的地面甲虫有益。邱说，其他栖息地，如那些拥有茂密的林下植物和倒下的原木的栖息地，提供了重要的小气候条件，有助于减轻气候变化的影响。

“我们希望保护生物学家能够利用本文中的信息和我们创建的在线地图来更好地管理昆虫的栖息地，”他说。“地面甲虫对生态系统非常有益，但它们对普通人来说基本上是看不见的。在本文中，我们展示了它们对森林和农业生态系统中整个社区的广泛影响。

亚伦·贝尔，萨斯喀彻温大学;詹妮弗·斯文森，杜克大学;杜克大学和格勒诺布尔阿尔卑斯大学的詹姆斯克拉克为这项工作做出了贡献。