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群居蜜蜂丰度而非独居蜜蜂丰度追踪森林冠层间隙中花粉蛋白的积累,Ecological Entomology

花匠小妙招
2024-10-13 02:29

介绍

本地蜜蜂是确保被子植物遗传和功能多样性的重要动物传粉者（Fontaine 等，2005）。然而，由于土地利用变化，特别是那些改变森林景观植被的变化，本地蜜蜂数量可能会减少（Potts 等，2010；Winfree 等，2009）。以栖息地恢复为重点的生态系统管理可以增加本地蜜蜂的丰度和丰富度，促进蜂花相互作用的增加，从而改善授粉等生态系统服务（Tonietto & Larkin，2018 ）。尽管本地蜜蜂提供了基本的生态系统功能，并且它们从生态系统恢复中获得了好处，但许多项目在设计或评估项目成功时并未考虑本地蜜蜂（Winfree，2010 ）。管理授粉服务的项目通常侧重于增加花卉密度（Isaacs 等， 2009），但没有考虑如果某些花卉物种被某些功能性蜜蜂群体不成比例地利用，这可能会如何改变授粉网络。

在森林生态系统中，恢复方法（例如在整个林分中均匀间伐或集中间伐（创造间隙））可以通过创造开放的森林条件来使本地蜜蜂群落受益（Hanula 等，2016 ）。森林结构的这些变化可以通过促进花卉资源的补充来改变蜂花相互作用，通常会导致专业化程度的提高（Hall et al., 2022）。解释蜜蜂的生活史和功能特征（例如体型、筑巢行为和社交性）可以让我们了解冠层间隙如何以及为何影响特定的蜜蜂群体以及蜂花相互作用（Williams 等，2010 ）。例如，身体大小可以预测蜜蜂的觅食距离（Greenleaf 等， 2007），因此不同大小的蜜蜂可能会对冠层间隙做出不同的反应，具体取决于间隙大小和整个景观的分布（Walther-Hellwig & Frankl， 2000；Zurbuchen 等）等， 2010）。

然而，各种花表型特征也可能影响与蜜蜂的相互作用，包括它们的营养价值、视觉展示和物候学。恢复活动后花卉群落组成的变化可能会对可用花粉蛋白产生影响，而花粉蛋白因物种而异（Pamminger 等人， 2019 年；Simanonok 和 Burkle， 2020 年）。虽然蜜蜂倾向于访问蛋白质水平范围较大的花朵（Roulston 等人， 2000），但获取高蛋白花卉品种可能对蜜蜂健康至关重要（Schenk 等人， 2018）。除了营养之外，花的视觉特征在驱动蜂花相互作用方面也发挥着作用，并且可能会或可能不会表明资源价值。然而，联想学习在蜜蜂中被记录下来（Dukas & Visscher， 1994），这可能导致高价值的花朵在生长季节过程中变得更受欢迎。常见的花园实验表明，花区是与访问模式相关的重要形态特征，蜜蜂功能群体可能对不同的花形态有独特的反应（Rowe et al., 2020 ）。较大的花卉展示面积与许多花卉类群中较高的花蜜糖含量相关（Guezen & Forrest， 2021），因此可能是花蜜质量的可靠进化信号。可以根据视觉特征和营养成分来选择具有支持蜜蜂高利用性状的花卉类群，以用于森林恢复应用。

开花和蜜蜂觅食活动的时间也对成功授粉、蜜蜂健康和整体生物多样性产生重要影响（Nürnberger et al., 2019； Petanidou et al., 2014；Rafferty & Ives, 2011）；然而，冠层间隙的产生可能会导致开花植物群落的时间变化，从而对传粉媒介产生影响。具体来说，加速融雪和增加光照可能会导致树冠间隙内的开花时间提前（Galloway & Burgess， 2012）。花卉营养可用性和本地蜜蜂觅食活动之间的时间不匹配（图 1）可能会解耦生态网络并导致物种丧失（Kudo & Ida， 2013；Ogilvie & Forrest， 2017），因为蜜蜂必须能够获取花卉蛋白质来源（花粉））用于育雏供应，以最大限度地提高适应性。例如，人们越来越认识到树冠树木和春季短命植物资源的重要性（Ulyshen 等， 2023），特别是对于熊蜂王等早期出现的蜜蜂（Mola，Hemberger 等， 2021），但早期季节性森林植物可能会减少，从而给关键的蜜蜂生命阶段增加压力（Mola，Richardson 等， 2021）。花期和蜜蜂活动期的这些时间变化具有高度的物种特异性，而且人们对此知之甚少（Solga 等， 2014）。由于物候通常对于单个物种来说是独特的，因此整个季节的群落组成和花卉丰度经常会重新分布（CaraDonna 等人， 2014）。因此，除了检查恢复后景观中花卉资源的相对价值外，确定森林冠层条件的变化是否与蜜蜂觅食活动时间的差异有关也至关重要。

图1

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显示时间失配计算的概念图。橙色实线显示蛋白质密度（μg/m 2 ）积累的逻辑模型，绿色实线显示手网调查中蜜蜂积累的逻辑模型。红色虚线显示了模拟蜜蜂和花蛋白积累在三个物候区间（开始：33% 积累，峰值：50% 积累和停止：90% 积累）之间的时间不匹配（天）。

在美国西部，许多森）。在科罗拉多州（美国）的弗兰特山脉地区，20 世纪的大规模伐木和总体灭火政策与荒地界面的快速增长同时发生，对生态系统功能产生了影响。因此，许多区域森林现在支持不良的林分结构，包括高茎密度和严重野火风险增加（Rodman 等人， 2019）。为了应对森林结构的这些变化并减轻野火的风险，已经建立了各种土地管理合作组织，其共同目标是恢复生态系统。其中一个团体是联邦政府指导的协作森林景观恢复计划 (CFLRP)（Addington 等人， 2014 年），该计划旨在通过模仿自然干扰的管理规定来减少森林断面面积并创造树冠开口，从而降低野火风险并恢复生态健康。间隙）。Front Range CFLRP 项目在很大程度上成功地将基础面积减少到接近历史水平，但树冠间隙仍然比历史数据要少（Cannon 等人， 2018）。间隙的产生可以增加花卉多样性，并在生态系统功能中发挥许多其他重要作用（Muscolo 等， 2014）。

为了为生态恢复工作提供信息，我们分析了冠层间隙大小是否影响蜂花相互作用，强调蜜蜂和花的特征来模拟科罗拉多州前沿山脉 CFLRP 土地上的蜂花相互作用。我们开发模型来比较整个生长季节的花密度、营养和本地蜜蜂觅食活动的时间，并分析蜂花相互作用的驱动因素。具体来说，我们测试（1）花卉资源和营养积累的时间趋势如何与地点水平的蜜蜂丰度一致，但可能因蜜蜂功能特征而有所不同，以及（2）是否可以通过以下方式预测蜂花相互作用：冠层间隙大小、花卉营养价值、花卉视觉特征或花卉状态（本地与非本地）。

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