Population responses to temperature in 12-year insect time series

IF 2 3区农林科学 Q2 ENTOMOLOGY Ecological Entomology Pub Date : 2023-11-22 DOI:10.1111/een.13294

David A. Andow

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昆虫12年时间序列对温度的响应

自19世纪下半叶以来，生物学家一直使用时间序列来描述和预测种群(例如，Lussenhop, 1974;莱利,1877;Schwerdtfeger, 1941，参考文献Smith, 1994)。这种单物种分析揭示了种群调控和物种相互作用的许多复杂性(例如，Bjørnstad et al.， 2001;Murdoch et al.， 2005;瓦利和Gradwell, 1960)。虽然Schwerdtfeger(1941)在60年的时间里同时研究了4个物种，但直到最近才有许多物种的时间序列可供分析。这些分析的重点是确定近几十年来昆虫群落是否以及为什么减少，并涉及多个地点的数百种物种。例如，MacGregor等人(2019年，2021年)从英国洛桑昆虫调查(RIS)的四个栖息地的34个地点的灯光陷阱中分析了约50年期间的飞蛾丰度，并没有发现飞蛾动物群总量长期下降的证据。Bell等人(2020)使用了来自RIS 8个栖息地112个地点的蛾灯诱捕器数据和来自RIS农业栖息地25个地点的蚜虫吸盘诱捕器数据。通过控制几个令人讨厌的变量，他们发现飞蛾数量下降了31%，尤其是在林地、沿海和城市栖息地，但蚜虫数量没有变化。Coulthard等人(2019)使用相同的RIS飞蛾数据发现，栖息地范围更广、以木质或草本双科植物为食的大型物种更有可能下降。Staab et al.(2023)在德国140个地点进行了为期10年的森林半翅目和鞘翅目研究。更高营养水平的更大、更丰富的物种更有可能下降。伴随昆虫数量变化而来的是平均环境温度的稳步上升。虽然气候对下降的影响仍然是可能的，但气候变化不太可能是导致下降的唯一原因(Bell et al.， 2020)。然而，气候或天气对昆虫丰度的影响能否从时间序列数据中检测出来，仍然是一个有趣的问题。事实上，Knape和de Valpine(2011)认为气候和天气对种群动态的影响通常过于复杂，无法从种群时间序列中轻易检测到，这给这样的研究计划带来了阻碍。目前，关于物种丰度的分布数据和实验方法已用于预测气候变化对物种丰度的可能影响(Augustinus et al.， 2020;Ehrlen,莫里斯,2015;Isaac et al.， 2011;Ju et al.， 2015;Kotta等人，2019;villsamn - persamz et al.， 2020)。这些数据用于生成基于静态空间数据和/或潜在生理模型的环境生态位模型。空间数据的使用假设物种丰度与其物理环境处于准平衡状态，这可能与许多节肢动物种群的情况不同。此外，温度与节肢动物存活率之间的潜在功能关系已被证明是复杂的，在生理耐受温度范围内，温度升高会增加或降低存活率(Amarasekare &Sifuentes, 2012)。这些图案可能与热敏阶段有关。因此，探索时间序列数据，看看是否可以检测到温度的影响，将是对这些其他方法的重要补充。在这里，我使用了12年的时间序列来揭示温度对居住在日本阔叶林地的17种腐羧酸鞘翅目动物的潜在影响。腐羧酸类以枯木为食。林地是日本古老山地景观的重要组成部分，也是许多值得保护的昆虫物种的栖息地。具体来说，我假设该物种会以一种特定的方式对过去113年中最热的两个夏天做出反应，这两个夏天都发生在研究期间，并且该物种会以一种特定的方式对夏季温度的年际变化做出定量反应。在我们研究期间发生的两个百年一遇的炎热夏季，阴凉处的最高温度超过30°C(表S1)，这表明某些研究物种可能发生了热应激。我还假设这些反应可能与生活史和种群特征有关，包括体型、voltinism和/或种群的密度依赖类型，这些依赖关系可能与成虫的出现时间有关。这两组分析的不同之处在于，第一组关注的是潜在的急性热应激的影响，而第二组关注的是物种丰度如何定量地跟踪温度的变化，这可以通过丰度和温度之间的相关性来检测。

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Ecological Entomology 生物-昆虫学

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期刊介绍： Ecological Entomology publishes top-quality original research on the ecology of insects and related invertebrate taxa. Our aim is to publish papers that will be of considerable interest to the wide community of ecologists who are motivated by ecological or evolutionary theory. The suitability of a manuscript will usually be assessed within 5 days. We publish full-length Original Articles as well as Reviews, Short Communications, Methods and Natural History papers. In Original Articles, we greatly prefer papers that test specific hypotheses and which have a high degree of novelty. All categories aim for innovative contributions that advance the subject of ecological entomology.