Nectar in oak savannas: implications for butterfly conservation

IF 8.1 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES New Phytologist Pub Date : 2025-03-09 DOI:10.1111/nph.70036

Meigan Turner, Kevin E. McCluney, Ryan P. Walsh, Helen J. Michaels

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橡树草原的花蜜：对蝴蝶保护的启示

历史上，橡树的稀树草原栖息地覆盖了美国中西部至少1100万英亩（Abella et al., 2020）。稀树草原上的橡树栖息地的特点是，成熟的橡树稀疏分布，下层植被为草和草本，通过火灾和放牧的干扰实现半开放的树冠(Olson, 1996；Sankaran et al., 2004；Anderson et al., 2007)。自欧洲人定居以来，由于灭火、农业和城市化，橡树稀树草原变得高度分散(Nuzzo, 1986；白,Mladenoff, 2007)导致本地野生动物种群的多样性和丰度严重下降(Swengel &amp；Swengel, 1999;Kocher,威廉姆斯,2000;Meehan et al., 2013；Archer et al., 2014)。美国中西部的橡树稀树草原被列为极度濒危栖息地，其历史范围只有0.02% (Nuzzo, 1986) （Noss et al., 1995）。相对于邻近的栖息地，橡树稀树草原自然地保持了高水平的生物多样性(Leach &；Givnish, 1999)，使它们成为保护工作的重要焦点。历史记录可以指导生境保护(Landres et al., 1999；Swetnam et al., 1999)，干扰最小的参考地点，或需要高质量栖息地生存的指示物种的生活需求。以前使用的橡树草原栖息地指示物种是联邦濒危的卡内尔蓝蝴蝶（Plebejus melissa samuelis）(美国鱼类和野生动物管理局，1992；Shuey, 1997;陈,封隔器,2006)。由于橡树稀树草原的严重破碎和这种小蝴蝶的中等飞行能力（King, 2003），保护主义者一直在努力改善剩余栖息地的质量，并重新引入种群。卡纳蓝蝴蝶重新引入的成功取决于当地栖息地的适宜性，其特征尚未完全了解(Pickens &amp；根,2008;沃尔什,2017)。研究经常将蝴蝶丰度与寄主植物丰度联系起来(Fred &；Brommer, 2003)或限制搜索时间的空间分布(Crone &amp；舒尔茨，2022)，花蜜物种丰度(霍尔，1995；舒尔茨和dulgosch, 1999)，以及栖息地的面积(Moilanen &amp；Hanski, 1998;伯格曼,Kindvall, 2004)。评估传粉者可利用的开花植物的植被调查通常测量一个管理单位内开花茎的密度(Williams, 1988；陈,封隔器,2006;沃尔什,2017)。通过植物密度，甚至单个花的数量来估计资源的可用性，可能会由于不考虑每株植物和/或花可以提供的花蜜含量而导致错误。例如，舒尔茨&；dulgosch（1999）确定芬德蓝蝴蝶（Icaricia icarioides Fender）的丰度不是由单个花的丰度来预测的，而是由所有本地物种的花蜜糖总量来预测的。卡纳蓝蝴蝶在不受干扰和半开放的橡树稀树草原上茁壮成长，那里有它们唯一的幼虫寄主植物野生羽扇豆（Lupinus perennis）。Malilul, 1998)。第一代卡纳蓝幼虫在4月孵化，在5月初和6月成蝶。这些成虫在7月和8月以花蜜为食，交配，产卵，产生成虫（Grundel et al., 2000）。虽然幼虫的营养需求已经得到了很好的研究，但对卡纳蓝蝴蝶成虫的花蜜需求却知之甚少。花蜜主要由水组成(35-85%；Seeley, 2009)，因此可能有助于传粉者保持水合作用（Nicolson, 2009）。然而，它也含有营养化合物，如糖、脂类和氨基酸(Nicolson &amp；索恩伯格,2007;Willmer, 2011;Cahenzli,Erhardt, 2012)。不同的植物种类可以在花蜜糖的浓度和组成上有所不同(Baker &amp；贝克,1975;Dafni, 1992;卡恩斯,Inouye, 1993;Nicolson,索恩伯格,2007)。花蜜是由光合作用产生的，因此，花蜜的成分取决于植物暴露在光、水和温度下的情况(Freeman &amp；头,1990;Pacini et al., 2003；加拉格尔,坎贝尔,2017)。然而，即使由于环境差异或植物年龄的不同而导致花蜜产量的变化，一个物种内花蜜成分的相对均匀性是预期的(Nicolson &amp；索恩伯格,2007)。本研究的目的是为了更好地了解花蜜资源在空间和时间上的分布如何影响橡树草原生境中卡内尔蓝蝴蝶和其他食蜜传粉昆虫的栖息地质量。我们的方法是将22种橡树热带稀树草原牧草的花蜜质量特征和花丰度数据与橡树热带稀树草原生境中现有的花蜜植物密度数据相结合，以检验卡纳蓝蝴蝶占用率分类的地点的花蜜资源质量是否由于相对丰度和花蜜性状的物种特异性差异而存在差异。具体来说，我们关注了以下几个问题。(1)环境因素如何影响花蜜组成，花蜜质量是否与物种身份可靠相关？(2)当考虑花丰度、花蜜量和每茎糖效时，哪个物种贡献最多的糖和水合电位？(3)不同卡纳尔蓝占用率或春夏季节变化的样地生境蜜源质量（糖密度和单样点总量）有何差异？为了回答这些问题，我们量化了物种的花蜜和花卉特征，随后将其与Walsh（2017）在与卡纳蓝蝴蝶保护相关的橡树稀树草原栖息地中建立的先前确定的开花茎密度估计相结合。了解花蜜资源的这些特征和季节变化将有助于生境恢复规划和保护这一极度濒危栖息地的采蜜传粉媒介。

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期刊介绍： New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.