无脊椎动物掉落害虫控制，有机物腐烂

　　莱比锡。由德国综合生物多样性研究中心(iDiv)和莱比锡大学的研究人员领导的一项发表在《当代生物学》上的新研究表明，无脊椎动物的减少也影响了生态系统的功能，包括两个关键的生态系统服务:地上害虫控制和地下有机物质分解。该研究证明，无脊椎动物的减少导致重要生态系统服务功能的减少和生态系统过程的脱钩，因此需要立即采取保护措施。

　　无脊椎动物，如昆虫和其他节肢动物、蜗牛、鼻涕虫和线虫，占地球上所有物种的75%，是生态系统的基本组成部分，提供许多关键的生态系统功能和服务，如授粉、分解和自然害虫控制。近几十年来，人类造成的环境变化，特别是土地利用变化、景观简化和城市化，包括栖息地丧失和化学污染，一直在推动全球无脊椎动物数量的下降。然而，迄今为止，测量这种损失的潜在影响被证明是困难的。“由于地上无脊椎动物群落的功能多样性和流动性，对它们的操纵一直是生态学研究的主要挑战，”第一作者、iDiv和莱比锡大学实验相互作用生态学教授Nico Eisenhauer解释说。

　　研究小组使用了iDiv Ecotron，这是iDiv和亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)的联合研究平台。它由几个受控的微型生态系统(所谓的EcoUnits)组成，用于研究这些复杂群落的影响。“除了在高度受控条件下的小规模实验和不太可控的大规模野外实验或监测项目之间搭建桥梁外，iDiv Ecotron的目标是使实验能够控制地上和地下生态系统隔间中不同层次食物网的生物多样性变化，”iDiv名誉会员、莱比锡大学名誉教授、UFZ土壤生态学系主任弗朗索瓦·布斯科特(Francois Buscot)说。

　　研究人员模拟并测试了24个不同草地生态系统在地上无脊椎动物生物量(100%，36%和0%)三个水平上的各种生态系统服务和植物多样性的反应。36%的生物量水平反映了过去十年德国草原无脊椎动物数量的急剧下降。所有植物和无脊椎动物物种都是从同一邻近的干草草地上收集的，研究人员通过在2018年5月至11月期间三次交换无脊椎动物群落，模拟了地上无脊椎动物群落的自然更替。“我对无脊椎动物群落物候学的模拟感到特别兴奋——据我所知，这是以前没有人做过的事情，”iDiv Ecotron的负责人Nico Eisenhauer补充道。

　　研究人员发现，随着无脊椎动物的生物量减少，生态系统服务的数量也在减少。例如，地上的无脊椎动物在自然虫害防治中起着重要作用。研究人员观察到，无脊椎动物数量的减少与蚜虫的爆发密切相关，这表明害虫的爆发可能是高营养水平生物多样性丧失的广泛后果，对作物生产和其他生态系统服务产生重大的连锁效应。

　　此外，地上无脊椎动物的减少导致地下分解的显著减少。“地上和地下的过程是由消耗植物和落叶的无脊椎动物连接起来的。这些联系的丧失将改变营养循环和生态系统中可以隔离的碳量，”来自iDiv和莱比锡大学的Ecotron协调员杰斯·海因斯博士解释说。

　　无脊椎动物生物量对实验草地生态系统中生长的植物也有影响。生态区地上植物生物量增加，无脊椎动物生物量减少。这可能是因为无脊椎动物通常会吃更多地上的植物。“通过这种方式，能量从植物传递到完整的无脊椎动物群落的更高营养层，”杰斯·海恩斯解释说。研究人员还发现，植物组织中碳和氮的浓度显著下降，这反过来可能会改变土壤中促进生物活性的资源和营养物质的质量。

　　“在一个健康的生态系统中，生物和生物地球化学特性是耦合的。这项研究表明，地上无脊椎动物生物量的减少会减少这种耦合，这可能会威胁到物种多样性，以及动物、植物和微生物的营养，”Nico Eisenhauer说。尽管有这些令人震惊的发现，但随着有利于无脊椎动物多样性的立法变化，生态系统可能会恢复。例如，有证据表明，在《清洁水法》之后，淡水昆虫的数量增加了。立即采取保护措施将扭转保护各种无脊椎动物群落和重要生态系统功能的趋势。

　　卡蒂·Kietzmann

　　最初的发布

　　(与iDiv有关联的研究人员和校友用粗体表示)

　　Nico Eisenhauer, Raúl Ochoa-Hueso，黄媛媛，Kathryn E. Barry, Alban Gebler, Carlos A. Guerra, Jes Hines, Malte Jochum, Karl Andraczek, Solveig Franziska Bucher, franois Buscot, Marcel Ciobanu，陈红梅，Robert Junker, Markus Lange, Anika Lehmann, Matthias Rillig, Christine R?mermann, Josephine Ulrich, Alexandra Weigelt, Anja Schmidt， & Manfred trke(2023)。无脊椎动物数量减少对生态系统的影响。当代生物学，DOI: 10.1016/j.cub.2023.09.012