城市化驱动不同景观尺度下水生昆虫飞行相关形态特征的种间和种内变异

IF 3.2 2区农林科学 Q1 ENTOMOLOGY Insect Conservation and Diversity Pub Date : 2023-11-25 DOI:10.1111/icad.12703

Wenfei Liao, Hao Lin

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摘要

城市化是一种不可阻挡的全球现象，它将邻近的森林、农业用地和自然栖息地转变为建筑和道路等建成区(Antrop, 2004;Liu et al.， 2014;Niemela, 1999;联合国，2018)。城市景观的这种土地利用变化对环境产生了多种影响，如污染、温度升高、栖息地丧失和破碎化，从而降低了城市栖息地的数量和质量(Grimm等人，2008;哈默尔,麦克唐奈,2008;雅各布森,2011;奥克，1973,1982;Piano et al.， 2020)。许多物种在城市景观中经历了局部灭绝(Cordier et al.， 2021;Dri et al.， 2021;Duncan et al.， 2011;Fattorini, 2011)，城市动植物物种丰富度在全球范围内呈下降趋势(Concepción et al.， 2015;Piano et al.， 2020)。城市生物多样性的减少对城市生态和城市居民的福祉产生了危险的影响。忽视城市生物多样性的重要性将阻碍可持续发展(Elmqvist et al.， 2013;Lambert et al.， 2021;Marselle et al.， 2021;Naeem et al.， 2016;泰勒,Hochuli, 2015)。物种特征是指个体的任何可测量的形态、物候、生理、行为和生殖特征(Cadotte et al.， 2011;Kissling et al.， 2018)。这些特征是研究城市生物多样性保护的重要方面，因为物种特征可以量化物种对环境变化的反应，并可用于预测灭绝风险(Bui et al.， 2020;Chichorro et al.， 2022;Genner et al.， 2010;Pearson et al.， 2014;Salas-Lopez et al.， 2017)。在城市环境中，生物已经显示出沿着城市梯度的物种特征变化。例如，分散和嗜热物种比其他物种更有可能出现在城市栖息地(Piano et al.， 2017;Theodorou et al.， 2020)。这些特征的变化可能导致城市景观中的物种丧失或替代(Piano et al.， 2017)，并对生态系统功能产生相应的影响，如食物网动态(Dahirel et al.， 2017);Eggenberger等人，2019;Gianuca et al.， 2017;Merckx et al.， 2018)。形态特征与生物体的性能及其适应性高度相关，而与分散相关的形态特征与城市环境高度相关(Bellwood等人，2019;Bertossa, 2011;Bui et al.， 2020;Koehl, 1996)。在城市景观中，土地利用的急剧变化增加了栖息地的隔离性，降低了景观的连通性，阻碍了生物在资源斑块之间的运动(Concepción等人，2015;约翰逊,Munshi-South, 2017;廖等人，2022)。景观连通性的下降给生物带来了强大的压力，这可能会引发多层次的生态进化反馈(Pelletier et al.， 2009;t<s:1> z<e:1> n等人，2017)。例如，在社区层面，一些分类群，如大黄蜂和飞蛾，由于它们更好的传播能力，沿城市梯度显示体型增加(Merckx等人，2018;Theodorou et al.， 2020)。在物种水平上，城市化可以诱导形态特征的种内变异(Thompson et al.， 2021)，这可能会推动生物的进化(Koehl, 1996;Kriegman et al.， 2018;Lambert et al.， 2021;Wund, 2012)。气温升高和城市生境破碎化影响了生物的发育和扩散(Banaszak-Cibicka et al.， 2018;Berger-Tal,萨尔兹,2019;Miles等人，2019;Sukhodolskaya等人，2019)，了解城市化如何推动城市生物中与分散相关的形态特征的种内变化是很重要的。无脊椎动物利用主动飞行或/和被动运输来分散(Verberk et al.， 2008)。先前的研究主要探讨了城市化如何影响陆生动物与飞行相关的形态特征的种内变化(例如，Bui等，2020;Eggenberger等人，2019;Sukhodolskaya, 2013)，而只有少数研究调查了水生和半水生生物(例如，Brans等人，2017;Villalobos-Jimenez,Hassall 2019)。然而，水生生物受到的影响可能与陆生生物不同。例如，城市蓝色空间，即城市地表水及其周围的温度升高低于没有水生成分的城市地区(Alikhani et al.， 2021;Ampatzidis,Kershaw, 2020;彭等人，2020)。水生和陆生生境温度升高的差异对水生生物发育的影响不同于陆生生物。因此，在陆地生物中发现的沿着城市梯度的种内变异模式在水生/半水生生物之间可能不同。水生昆虫在营养循环和连接水生和陆地生态系统之间的食物网方面发挥着重要作用(Kraus, 2019;Wesner, 2010)。它们对人为活动引起的环境变化很敏感，因此经常被用作水生生态系统的生物监测工具(Bonada et al.， 2006;兔子,1992)。在本研究中，我们关注城市对水生昆虫种间和种内变异的影响。我们使用三种潜水甲虫(Dytiscidae)作为模型，因为dytiscidids是湿地生物多样性的指示分类(Becerra-Jurado et al.， 2014;Bilton et al.， 2006)。本文旨在回答以下研究问题:(1)城市化如何驱动蝶蛾飞行相关形态特征的种内变异?(2)不同的物种表现出相同的模式吗?(3)在什么样的景观尺度上，蝶蛾对城市化的反应是其与飞行有关的形态特征的种内变异?

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Insect Conservation and Diversity 生物-昆虫学

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期刊介绍： To publish papers of the highest scientific quality within the general area of insect (and other arthropods) conservation and diversity covering topics ranging from ecological theory to practical management. Papers are invited on the following topics: Conservation genetics; Extinction debt; Long-term conservation planning and implementation; Global implications of local or national conservation actions; Management responses of species and communities; Captive breeding programs; Comparisons of restored and natural habitats; Biogeography; Global biodiversity; Metapopulation dynamics; Climate change: impacts on distributions and range; Invasive species: impacts and control; Effects of pollution; Genetic threats to diversity by introgression; Effects of fragmentation on diversity and distribution; Impact of agricultural and forestry practices on biodiversity; Enhancing urban environments for diversity and protection; Biodiversity action plans: can we scale up from insects?; Effectiveness and choice of indicator species; Soil biodiversity and interactions with above-ground biodiversity; Ecological interactions at local levels; Ecological and evolutionary factors influencing diversity and local, regional and global scales; Sustainable livelihoods and training on the ground; Integrating science and policy.