干旱半干旱区蚂蚁的生态功能综述

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00105

摘要/Abstract

摘要：

生物多样性与生态系统多功能性的关系是国际生态学领域新兴的热点研究方向。蚂蚁是全球陆地生态系统中分布最广、数量最大的社会性昆虫，具有多种重要的生态系统功能。但是，在干旱荒漠生态系统中，前人在研究中往往忽略蚂蚁多样性是土壤生态系统功能维持的关键基础。针对干旱区生态系统中蚂蚁多样性与生态系统功能关系，首先分析蚂蚁作为生态系统“工程师”的生态作用，系统梳理了蚂蚁筑巢活动对土壤结构、物理化学性质和土壤养分及能量流动的影响，然后从蚂蚁与土壤生物间的作用关系分析了蚂蚁筑巢活动对土壤微生物、土壤动物分布的影响规律，并总结了蚂蚁和非蚁土壤动物间的营养级作用关系，其次总结了蚂蚁本身作为土壤动物的优势类群对土壤功能的直接影响作用。综合分析表明，蚂蚁具有重要的生态系统“工程师”作用，深刻影响土壤物理化学性质与土壤功能；通过上行效应或下行效应，蚂蚁与土壤生物间的营养级作用关系是土壤生物多样性形成与维持的关键，在土壤生态系统功能中具有重要的基础性作用。在干旱、半旱区，蚂蚁活动形成蚁丘影响土壤环境及其土壤生物多样性，进而影响土壤生态系统功能及其生态系统多功能性，关系到脆弱生态系统功能恢复与稳定性维持，可以为未来干旱、半旱生态系统服务能力提升及多服务性奠定重要基础。

关键词: 蚂蚁, 筑巢活动, 营养级关系, 生态功能, 生态系统恢复

Abstract:

The relationship between biodiversity and ecosystem multifunctionality is the new hotpot of international ecological research. Ants are of the social insects that harbors the greatest number of individuals in terrestrial ecosystems， and have many ecosystem functionality. However， the ant diversity plays the basic roles in the maintenance of soil ecosystem function， but it is always neglected in ecological research on arid desert ecosystems. Focusing on the relationship between ant biodiversity and ecosystem multifunctionality in arid ecosystems， ant acts as “ecosystem engineering” that indicates significant effects on soil structure， soil physical-chemical properties， and soil nutrient and energy flow. Then， the interaction of ant and soil biota is observed to be the forcing drivers for the distribution of soil microbiology and soil arthropods. There is also a cascade relation of ants and soil arthropods that is one of the deterministic factors of soil food web. Nevertheless， the ant itself acted as the dominant taxa in soil ecosystems can play implications on soil functionality. In summary， ants acted as “ecosystem engineering” and played important role in soil physical-chemical properties and soil functions. There is a “bottom-up” effect and “top-down” effect of ants on soil biology. The trophic relations of ants to soil biology were the key point of the formation and maintenance of soil biodiversity， and were an important foundation of soil ecosystem functionality. In semiarid and arid regions， the nest-building activities of ants created anthills and had strong effects on soil conditions and soil biodiversity. The ant diversity and its effect on soil biodiversity played important implications on soil multifunctionality， which provided a key basis for ecological restoration of arid ecosystems， ecosystem services and its multiserviceability.

Key words: ant, nest-building activity, trophic relation, ecosystem functionality, ecosystem restoration

中图分类号:

S330.3

刘任涛. 干旱半干旱区蚂蚁的生态功能综述[J]. 中国沙漠, 2024, 44(3): 213-221.

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图/表 5

图1 蚂蚁筑巢活动形成蚁丘斑块地貌景观及其概念图［24］

Fig.1 Geomorphologic landscape of mound patches acted by ant nest-building activities and its conceptual framework［24］

图2 佛罗里达收获蚁（Pogonomyrmex badius）的蚁巢巢穴空间结构立体模型图［13］

Fig.2 Space stereoscopic model of mound structure of Pogonomyrmex badius［13］

图3 蚂蚁生态系统工程师作用（通过上行效应）对土壤动物营养级结构的影响［17］注：+表示正效应

Fig.3 Effect of ecological engineering acted by ants （i.e.， bottom-up effect） on trophic structure of soil faunal communities［17］

图4 蚂蚁捕食行为（通过下行效应）对土壤动物营养级结构的影响［17］注：+表示正效应，-表示负效应

Fig.4 Effect of predation acted by ants （i.e.， top-down effect） on trophic structure of soil faunal communities［17］

图5 固沙植被区蚂蚁多样性与土壤多功能性关系的框架概念注：红线代表蚂蚁多样性直接影响；蓝线代表蚂蚁多样性间接影响；灰线代表环境因素的可能影响

Fig.5 Conceptual framework of the relationship between ant diversity and soil multifunctionality in revegetated areas

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