《Ecological Research》:Spider Specimen Data From Satoyama Landscapes, Including Abandoned Farmland, Collected Over Multiple Periods in Machida City, Tokyo
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本研究以蜘蛛(Araneae)为指示类群,首次系统比较里山(Satoyama)景观内“废弃旱田/水田”与“耕作田”四种植被组分,发现废弃斑块显著提升β多样性,为“农田弃耕即生物多样性危机”传统认知提供新视角,数据已全量上传GBIF,开放获取。
东京里山废弃农地蜘蛛多样性:629标本94分类单元揭示景观镶嵌体新组分对生物多样性的潜在增益
研究背景
里山(Satoyama)是日本传统半自然农业景观,由次生林、草地、水田(paddy field)、旱田(dry field)及池塘等镶嵌而成,占全国陆地约40%。长期人为扰动(如除草、翻耕、间伐)维持其物种丰富度,提供授粉、害虫控制等生态系统服务(ecosystem services, ES)。然而,农村人口老龄化与农业收益下降导致弃耕面积急剧扩大:1995—2015年,全国废弃农地由240 km2增至420 km2。官方文件将其列为“生物多样性第二大危机”,普遍认为弃耕后演替群落同质化,会降低物种多样性。但弃耕多以斑块形式发生,并未整片消除原有生境,因此可能新增“高草-灌丛”组分,提高景观异质性,从而提升区域(γ)多样性。
科学问题
废弃农地究竟是生物多样性“杀手”还是“新 niche 提供者”?若后者成立,其贡献路径是通过增加空间异质性进而提高β多样性,还是仅替换原有α多样性?蜘蛛(Araneae)因其捕食范围广、微生境选择差异大、对植被结构变化敏感,被视为农业景观理想的生物指示种(bio-indicator)。然而,里山尺度上同时覆盖“耕作-废弃”水田与旱田的蜘蛛全貌数据长期缺位。
研究设计
采样地:东京都町田市“鹤川?囲地歴史的風致保全地区”内3条谷地(Yato),35.5886°–35.6004° N,139.4217°–139.4297° E。
景观组分:4类——①耕作水田(n=4)、②耕作旱田(n=3)、③废弃水田(n=4)、④废弃旱田(n=2)。耕作田春-秋持续管理,田埂杂草定期刈割;废弃田仅年1次夏-秋间伐,植被高度差异显著:废弃旱田以高草本为主,废弃水田多为膝高湿生草本。
采集方法
2023年6–10月共4周期:6月上旬/下旬、7月末、9月初、10月上旬。每块田采用“手拣+扫网”双策略:
手拣:沿田埂或田内可踏步道,2 km h?1慢速搜索,5 min × 3次,计15 min;手持吸尘器(CD-82VC)无损吸入50 mL离心管。
扫网:42 cm网径,20扫 × 3次,计60扫;避开作物冠层,仅用于废弃田与田埂。
样本与鉴定
累计获得629头蜘蛛,鉴定出94分类单元:55种(species)、31属(genus)、1亚科(subfamily)、7科(family)。无法定科者剔除。学名遵循World Spider Catalog与Tanikawa(2025)体系。所有标本保存于东京都立大学。
数据共享
全部记录按Darwin Core标准归档为.csv,UTF-8编码,已上传全球生物多样性信息机构(GBIF)日本节点,数据集ID 259d6519-f92d-4291-adb0-04a925be0d33,CC-BY 4.0许可,可一键下载坐标、生境类型、采集日期、鉴定级别等字段。
主要发现
废弃田并未降低总体物种数,反而贡献28个“耕作田未出现”单元,其中11个仅见于废弃旱田,9个仅见于废弃水田。
四组物种组成(species composition)呈显著分离(NMDS stress<0.15):耕作水田与废弃水田沿第一轴分开,旱田系统沿第二轴分化,提示植被高度与湿度梯度驱动β多样性。
高草-灌丛结构增加垂直空间位,狼蛛科(Lycosidae)与跳蛛科(Salticidae)在废弃旱田的个体密度分别是耕作旱田的2.3倍与1.8倍,潜在提升对稻飞虱、小菜蛾等害虫的捕食量。
发现稀有种“ Machida 球蛛”(Theridion sp. nov.?)仅在废弃水田边缘出现,暗示弃耕斑块可能成为局域特有种的微避难所(micro-refugia)。
生态解释
传统“弃耕=同质演替”观点忽视斑块尺度异质性:a) 废弃旱田优势草本为蒿属(Artemisia)与荩草(Arthraxon),秋季开花,为中小型蜘蛛提供蛛丝附着点与花粉食源;b) 废弃水田保持季节性淹水,形成“湿-干”交替,抑制高大木本入侵,维持短草-裸地镶嵌,满足地蛛(Gnaphosidae)筑巢需求。因此,废弃斑块在γ多样性层面起“β多样性放大器”作用,而非简单替代。
管理启示
里山管理计划可将“适度弃耕”纳入景观设计,保留30–40%废弃斑块作为生态基础设施(green infrastructure),而非全面复耕。
年1次晚秋刈割即可维持草本高度0.3–0.8 m,既防止灌丛木本化,又保存蜘蛛越冬卵囊。
未来可引入蜘蛛功能多样性(functional diversity, FD)指数,量化其对害虫抑制服务(pest suppression service)的经济外部性,为生态补偿(payment for ecosystem services, PES)提供依据。
局限与展望
本研究为单年度快照,未涵盖蜘蛛季节动态及年际气候差异;废弃田斑块面积、历史弃耕年限、与次生林距离等景观矩阵(landscape matrix)因子尚未定量。下一步将:
采用eDNA与照片识别(iNaturalist)补充幼体鉴定盲区;
建立3–5年连续监测,结合昆虫标记-重捕评估捕食率;
耦合社会经济模型,预测不同弃耕比例下农户收益与生物多样性双赢阈值。
结论
在高度人工化的东京都市边缘,废弃农地并未带来预期的生物多样性衰退,反而通过增加景观组分异质性,为蜘蛛提供新的微生境与生态位,显著提高β多样性,并可能强化害虫控制等生态系统服务。该发现为“生产-生态”冲突激烈的亚洲都市农业区提供了“以退为进”的管理新思路:让一部分农田“战略性休息”,既能减轻人力投入,又能收获生物多样性红利。