辽东栎林蚂蚁-蚜虫互利的背景依赖性研究

Interspecific interaction is a central issue in ecology. Ant-aphid mutualism is a model system for the ecology and evolutionary of interspecific interaction. The changing of mutualism relationship to varies human disturbance and environmental pressure under the background of global environmental change is a urgent question need to make clear. In this project, we analysis the elevational pattern of ant-aphid mutualism relationship by field investigation; explore the conservatism of ant-aphid mutualism along environmental gradient by bait addition experiments (carbon and nitrogen); study the roles of ant-aphid mutualism in ecosystem nutrients cycling and it environmental variation by isotope addition experiments (13C, 15N); and synthesize context dependency of ant-aphid mutualism base on the above results. This will help us understanding the maintaining mechanism of interspecific mutualism further.

种间相互作用是生态学中的核心问题之一，蚂蚁-蚜虫互利是研究种间相互作用的生态和进化意义的模式系统之一。在全球环境变化的背景下，种间互利关系随着各种人为和自然因素的变化是急需回答的关键问题。本项目以辽东栎林蚂蚁-蚜虫互利关系为研究系统，主要开展以下工作：通过野外调查，研究辽东栎林蚂蚁-蚜虫互利关系的海拔变异格局；通过诱饵添加实验(碳源和氮源)，探讨辽东栎林蚂蚁-蚜虫互利关系的保守性；通过同位素添加试验(13C，15N)，揭示辽东栎林蚂蚁-蚜虫互利在生态系统养份循环中的作用和环境变异；最后，基于上述研究结果，综合分析辽东栎林蚂蚁-蚜虫互利关系的背景依赖性，为进一步理解种间互利的维持机制提供有用的科学信息。

蚂蚁－蚜虫互利是研究种间关系的背景依赖性的理想系统。本项目通过野外调查和控制实验相结合的方式，探讨了东灵山辽东栎林中蚂蚁－蚜虫互利关系的背景依赖性。结果表明在海拔梯度上蚂蚁－蚜虫互利对于辽东栎叶损失及地表节肢动物的影响主要依赖于蚜虫和蚂蚁的多度，蚂蚁和蚜虫多度越多辽东栎叶损失越少，地表蚜虫多度越少，对生态系统能量流动和群落组成影响越大；蚂蚁－蚜虫互利关系生态效应具有距离依赖性，距离蚁巢越远的栎树蚂蚁－蚜虫互利对植物叶损失的影响愈小；蚂蚁－蚜虫互利关系的强度具有资源质量依赖性，不同的资源对互利关系的调节作用不同，氮资源充足的环境下，蚂蚁对与植食性昆虫的捕食压力降低；而碳充足的环境下蚂蚁对植食性昆虫的捕食压力增加，是植物的叶损失乘相反趋势；蚂蚁－蚜虫互利在栎林养分循环中也发挥着重要作用，但这种作用具有海拔变异。本项目揭示了蚂蚁－蚜虫相互作用的生态效应和互利关系具有很强的背景依赖性，研究中应该将生物因素和非生物因素考虑进来以便于更深入的理解种间相互作用的生态与进化意义。