高物种周转率和独特的植物传粉者相互作用造就一座高度多样化的山

文|无邪

引言：

物种的高周转率和沿海拔梯度的授粉相互作用是高度多样化山脉的支柱，这一事实传达了重要的历史、生态和保护意义。

研究

我们研究了沿奥林匹斯山的海拔梯度传粉媒介、开花植物和植物-传粉媒介相互作用的 α 和 β 多样性，奥林匹斯山是希腊中部的传奇山峰和生物多样性热点。

山脉简介

山脉仅占约地球陆地面积的 12%，但维持着近三分之一的已知陆生植物物种，特有率高。无脊椎动物的数量是植物的 10 倍，山地多样性高度依赖传粉媒介服务。

因此，山地授粉系统的研究对于监测生物多样性和预测群落应对授粉媒介减少的相关风险至关重要。

传粉者、植物和植物-传粉者相互作用的α和β-多样性

首先

β-多样性及其成分的临床变化可以揭示反映在植物和传粉者分布、特有模式或传粉系统独特性上的山脉冰川历史。

为此，评估 β-多样性的基本组成部分即嵌套性和周转率，对于揭示生态过程特别有用，因为它们涉及不同的生态机制。因此它在冰川消退较晚的地区较高，并且涉及扩散能力和温度耐受性较低的生物体。

另一方面，周转成分在物种多样性和特有性高的地区盛行，这些地区在最近的地质历史中充当了避难所和物种形成中心。

其次

使用时空替代分析 α 或 β 多样性对于预测气候变化对山区的未来影响至关重要。除了驱使物种上坡、促进物种入侵和破坏授粉服务外，气候变化引起的灭绝可能导致沿海拔斜坡的同质化、低相异性和低 β 多样性。

为此，对沿高度梯度的相互作用的 β 多样性的研究可能表明变化主要是由于物种更替（即新物种之间的新相互作用）还是重新布线（即同一物种之间的新相互作用）。

第三

对山地生物多样性不同组成部分的综合分析可以揭示传粉者群体之间海拔分布的差异模式。

这些信息可以阐明不同授粉动物的热生态学，重要的是，可以预测人口在温暖气候下的未来反应。考虑沿海拔梯度的不同传粉者群的 α 多样性的研究表明，要么是单峰模式，要么是线性下降，这取决于焦点传粉者群和山脉。

海拔高度对当地 (α-) 多样性的影响

虽然它只占希腊领土的不到 0.4%，但奥林匹斯山拥有约 希腊植物群的 25%，构成生物多样性热点和植物多样性特有中心。

如最近所示，授粉动物群与这种高度多样化的植物群非常吻合；例如，奥林匹斯山栖息着希腊的大部分大黄蜂物种，即该国 33 种大黄蜂中的 22 种（加上一个由三个物种组成的复杂物种）。

奥林匹斯山可以被认为是一个高度多样化的系统，这仅仅是因为它的授粉系统。

在奥林匹斯山上，传粉者、植物的 α 多样性及其相互作用都与海拔有关；

然而，只有所有传粉者的 α 多样性沿海拔梯度呈显着线性下降。

当考虑植物物种丰富度而不是香农-维纳指数时，我们发现了植物的单峰模式。根据研究生物体和当地气候条件，通常会出现单调下降或单峰模式。

关于昆虫传粉者，它们的总 α 多样性模式主要由海拔温度下降驱动，反过来又与耐低温的传粉者行会的参与有关。

事实上，在奥林匹斯山上，传粉者主要包括小蜜蜂（186 种非大黄蜂物种），与大黄蜂和食蚜蝇（53 种）相反，它们对低温的耐受性较差，从而推动观察到的传粉者 α 多样性沿海拔梯度线性下降。

不同传粉者群的α-多样性的海拔模式不同：蜜蜂、非大黄蜂、蜂蝇和蝴蝶呈线性下降，而食蚜蝇和大黄蜂呈单峰模式。

在高海拔地区，食蚜蝇取代了小型独居蜜蜂，因为它们能更好地适应严酷的高山条件。

最近的一项审查指出，温度是这种从蜜蜂到苍蝇转变的主要驱动因素，表明在 4.9°C 以下，传粉群落以苍蝇为主，而在 5.7°C 以上以蜜蜂为主；然而，树冠覆盖或降水等其他因素也可能发挥作用。除了食蚜蝇，适应寒冷的大黄蜂物种在高海拔地区仍然活跃。

事实上，与小型蜜蜂相反，大黄蜂可以通过毛发绝缘和代谢产热（吸热）来调节内部温度，因此能够应对低温。

我们得出结论，食蚜蝇和大黄蜂的单峰 α 多样性模式都是由于生态生理特征，使它们能够在恶劣的高海拔环境条件下茁壮成长。

海拔高度对差异性（β-多样性）的影响

传粉者和植物的β- 多样性都很高，主要是由于周转成分 。这意味着 社区之间的高度差异归因于新物种在地点之间的物种替换。

正如预期的那样，差异随着站点之间成对的海拔差异而增加，这意味着两个社区之间的海拔差异越大，这些社区之间的差异就越大。

在最近的一项考虑不同生物和生态系统的荟萃分析中，尽管没有包括任何授粉系统。 在纬度低于 41°N 的地区发现了高周转分量，该地区包括东地中海盆地；这个周转分量的断点归因于该地区的冰川历史。

奥林匹斯山的过去——冰河史

奥林匹斯山传粉者和植物的周转分量 ( β SIM ) 高于嵌套分量 。

在南欧（地中海）地区，高物种周转率通常归因于高物种多样性和特有现象，以及这些地区在冰川时期作为避难所和物种形成中心的作用。

事实上，奥林匹斯山在最近的地质历史中构成了一个物种避难所和物种形成中心； 因此，非常有可能的是，这座山的冰川历史推动了观察到的高度多样性和特有现象，这反过来又解释了传粉媒介和植物在社区中的高周转率。

有趣的是，只有在奥林匹斯山的高山地区，传粉者和植物的嵌套度成分 (

β OS ) 高于周转成分 (

β SIM )。

如早期研究所示，由于在最后一次冰期被冰覆盖的地区重新定居，嵌套成分盛行，北欧和北美就是这种情况并且在北美洲一个地区最近的冰川消退中更高，奥林匹斯山也可能是这种情况，这座山在高海拔地区保留了一定程度的冰川作用。

因此，我们认为高山遗址可能是最近才被重新定居的，导致在物种 β 多样性中观察到明显的嵌套成分。为此，气候变化也可能进一步加剧。

与植物-传粉者相互作用 β-多样性及其周转成分 (

β ST )相比，重新布线成分 (

β OS ) 表现出较低的值，这意味着奥林匹斯山上的授粉相互作用不是由现有之间的重新布线驱动的。

正如所有生物多样性指标所表明的那样，我们关于植物与传粉者相互作用的发现突出了奥林匹斯山的过度多样性，就像它的大黄蜂多样性一样，相对于它的高度特有性。

山区传粉者和开花植物群落在海拔梯度上表现出较高的物种周转率。

这些发现传达了关于保护的意义：鉴于授粉动物群、开花植物群和植物与传粉者的相互作用是研究社区中罕见且独特的元素，为了使保护措施有效，这些措施必须涵盖整个海拔梯度。

结论

在这里，我们揭示了奥林匹斯山海拔高度的高度多样性的驱动因素，奥林匹斯山是一座代表生物多样性热点的地中海山脉。

我们的方法和结论可扩展到世界上其他山区生态系统，尤其是那些构成生物多样性热点的生态系统。

参考文献

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