蝙蝠作為害蟲防治的先驅:在中國南方山區農業生態系統中發揮的季節性作用
《Agriculture, Ecosystems & Environment》:Bats as pest-fighting pioneers: Seasonal contributions in South China’s mountainous agroecosystem
【字體:
大
中
小
】
時間:2026年03月01日
來源:Agriculture, Ecosystems & Environment 6
編輯推薦:
本研究于2023年5月至9月在張江湖自然保護區的山地農業生態系統中對中華菊頭蝠和鉛筆菊頭蝠的食性動態、害蟲控制能力及宿主植物保護進行評估。通過DNA條形碼技術分析發現,兩種蝙蝠在夏季害蟲控制效果最顯著,平均每晚捕食量達21.30公斤,且顯著超過益蟲消耗量,為可持續農業害蟲管理提供了科學依據。
陳 Zhang | 高 霍 | 彭 結 | 程 正 | 劉 剛 | 馮 江 | 劉 英
中國吉林省動物資源保護與利用重點實驗室,東北師范大學,長春
摘要
在中國南部的山區農業生態系統中,蝙蝠是關鍵的生物控制劑,但它們在這些復雜景觀中的季節性害蟲控制作用仍缺乏研究。通過DNA宏條形碼技術,我們調查了2023年5月至9月期間Rhinolophus sinicus和R. pearsonii在 Zhangjiangyuan 自然保護區的覓食動態、害蟲控制能力以及對寄主植物的保護作用。這兩種蝙蝠在春季和秋季擴大了獵物范圍,而在夏季則主要捕食關鍵的害蟲類群。研究結果表明,這兩種優勢物種共捕食了至少325種害蟲,涉及204個植物屬,其中包括對農作物造成嚴重損害的害蟲,如Helicoverpa armigera。從5月到9月,這兩種蝙蝠每晚消耗的害蟲量分別為7.73–21.30公斤(相對群體活動量約為1000–3500只)。捕食活動在8月達到高峰,平均每晚消耗21.30公斤害蟲。研究結果表明,蝙蝠對害蟲的捕食影響遠遠超過了它們對有益昆蟲的消耗,這表明蝙蝠在害蟲控制中具有潛在作用。本研究為山區農業生態系統的害蟲管理提供了基礎數據,強調了保護蝙蝠種群以維持這些生態服務的緊迫性。
引言
全球農業生態系統持續面臨害蟲侵擾的挑戰,導致農作物損失和經濟損失(Savary等人,2019;Zhang等人,2022)。據聯合國糧食及農業組織(FAO)估計,每年害蟲造成的農業損失超過2200億美元(FAO,2021)。傳統的害蟲管理主要依賴化學農藥,雖然短期內有效,但導致了環境退化,包括土壤和水污染、生物多樣性喪失以及抗藥性害蟲的出現(Sharma等人,2019;Liess等人,2021;Manjarres-López等人,2021;Tang等人,2021)。作為回應,綜合害蟲管理(IPM)策略逐漸受到重視,強調采用生物控制劑等可持續方法,以減少對化學農藥的依賴并提高生態系統韌性(Naranjo等人,2015)。在這些控制劑中,自然捕食者在調節害蟲種群方面發揮著關鍵作用,提供了一種成本效益高且環保的替代方案。
蝙蝠作為夜行性食蟲動物,是非常有效的生物控制劑,每晚消耗的害蟲量占其體重的61–84%(Kurta等人,1989;Kalka和Kalko,2006;Kunz等人,2011),某些物種在哺乳等高能量時期甚至超過100%(Kunz和Stern,1995)。最近在包括葡萄園和稻田在內的多種農業生態系統中的研究表明,蝙蝠可以將害蟲損害減少50%,每公頃可節省56歐元的開支(Tuneu-Corral等人,2024;Korányi等人,2025;Sierra-Durán等人,2025)。然而,蝙蝠在害蟲控制中的生態服務價值高度依賴于具體環境,受棲息地類型、獵物可用性和覓食行為季節性變化等因素的影響(Wray等人,2021;Ewert等人,2025)。盡管潛力巨大,但在IPM框架中蝙蝠仍被低估利用,尤其是在農業系統多樣的地區(Kunz等人,2011;Weier等人,2019)。
中國南部以廣闊的山區農業生態系統為特征,這些系統與其他低地或溫帶農田有顯著差異(Huang和Tan,2023)。這些系統具有復雜的垂直分層結構,低地主要用于水稻種植,山坡中部種植果樹和森林,高海拔地區則以高覆蓋率的原生森林為主(He等人,2025)(圖1)。這些破碎的小規模農業景觀受到復雜地形和微氣候的影響,導致勞動密集型的人工害蟲控制方法效率低下且成本高昂(Lu等人,2018;Duan等人,2021)。因此,利用該地區豐富的物種多樣性(包括大量的蝙蝠種群)進行生物害蟲控制對于有效和可持續地抑制害蟲至關重要,從而減少對化學干預的依賴并增強生態系統韌性。江西省贛州的Zhangjiangyuan自然保護區就是一個典型的例子,其混合的農業和森林區域支持著多樣的蝙蝠群落(NFB,2017;Li,2025)。馬蹄蝠(Rhinolophus屬)在這些地區數量眾多,因此可能在當地農業生態系統中發揮重要作用(Hu等人,2020;Chen和Nie,2024)。此前在中國的一些研究主要基于孤立系統(如森林或農田)的單一時間點采樣來評估蝙蝠的害蟲控制作用(Gong等人,2025;Liu等人,2024;Wang等人,2025),這無法全面反映它們的真實生態貢獻。因此,缺乏對蝙蝠生態服務季節性貢獻的評估,尤其是在復雜的垂直分層農業生態系統中。
本研究考察了兩種優勢馬蹄蝠物種——Rhinolophus sinicus(中國馬蹄蝠)和R. pearsonii(Pearson馬蹄蝠)在Zhangjiangyuan自然保護區山區農業生態系統中的季節性害蟲控制作用。2023年5月至9月期間,收集了糞便樣本,并通過DNA宏條形碼技術分析,以識別獵物種群、分類其生態角色(害蟲、中性或有益),并將害物種群與其寄主植物在屬水平上進行關聯,以評估蝙蝠對農作物和森林的保護效果。害蟲消耗量通過結合蝙蝠體重和飲食比例的生物量公式進行量化。我們的目標是:(1)描述蝙蝠飲食和害蟲捕食的月度變化;(2)比較兩種蝙蝠之間的害蟲消耗量;(3)評估它們在中國南部山區農業景觀中的生態服務價值。通過闡明這一垂直分層農業生態系統中的季節性害蟲控制動態,本研究突顯了蝙蝠在復雜山區增強可持續IPM方面的潛力。
研究地點和樣本采集
本研究于2023年5月至9月在中國江西省贛州市的Zhangjiangyuan自然保護區進行(圖1)。該保護區主要旨在保護亞熱帶常綠闊葉林生態系統及其相關的喀斯特地貌和稀有動植物物種,同時也包含長期管理的農業用地和經濟林。這種管理方式形成了一個異質性景觀
結果
經過質量控制后,從70個樣本中保留了376萬個序列,平均每個樣本53,763個序列。在所有樣本中檢測到707個獵物MOTU;其中455個(64%)被鑒定到物種水平,代表325種獵物。在這707個MOTU中,287個僅屬于R. sinicus,299個僅屬于R. pearsonii。
討論
本研究調查了中國南部山區農業生態系統中兩種優勢蝙蝠物種的季節性飲食變化和害蟲控制能力。通過對Zhangjiangyuan自然保護區中這些物種的飲食分析,我們記錄了獵物組成、害蟲捕食和寄主植物保護的明顯季節性變化,突顯了蝙蝠作為中國山區農業害蟲天敵的潛在作用及其可能的
作者貢獻聲明
陳 Zhang:撰寫初稿、方法論、調查、數據分析、概念化。高 霍:方法論、調查。劉 英:監督、資金獲取。彭 結:方法論、調查。程 正:方法論、調查。劉 剛:方法論、調查。馮 江:監督、資金獲取。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
致謝
本研究得到了國家自然科學基金(資助編號 32192424、32430066、32171484)和國家科技基礎研究發展專項基金(資助編號 2021FY100301)的資助。
生物通微信公眾號
生物通新浪微博
今日動態 |
人才市場 |
新技術專欄 |
中國科學人 |
云展臺 |
BioHot |
云講堂直播 |
會展中心 |
特價專欄 |
技術快訊 |
免費試用
版權所有 生物通
Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved
聯系信箱:
粵ICP備09063491號