《Urban Ecosystems》：Urban Lasius niger ants more readily accept low concentration sucrose solution than rural ants
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本研究针对城市化进程中无脊椎动物营养资源变化这一关键问题，以蚜虫蜜露依赖型蚂蚁Lasius niger为模型，通过行为生态学实验揭示城市蚂蚁对低浓度蔗糖溶液（0.125-2 M）的接受度显著高于乡村种群。结果表明城市环境可能通过改变植物-蚜虫互作系统导致碳水化合物资源质量下降，为理解生物对人为干扰的适应性进化提供了新证据，对城市生态保护具有重要启示。
随着全球城市化进程的加速，人类活动对自然生态系统的改变日益凸显。城市扩张不仅带来高楼大厦和硬化路面，更深刻改变了区域的生物群落结构和生态过程。这种改变对野生动物而言既是挑战也是机遇：有些物种因无法适应而消失，有些则通过行为调整或快速进化成功扎根城市环境。在众多城市野生动物中，蚂蚁作为生态系统工程师和指示生物，其适应性变化尤为值得关注。特别是以蚜虫蜜露为主要碳水化合物来源的蚁种，如广泛分布的黑毛蚁(Lasius niger)，其觅食行为直接反映了城市环境对营养级联效应的影响。
长期以来，研究多关注城市化对传粉昆虫的影响，而对以蚜虫为食的昆虫群体关注相对不足。事实上，蚜虫与蚂蚁形成的互利关系是陆地生态系统的关键环节——蚜虫通过刺吸植物汁液分泌蜜露，蚂蚁则通过保护蚜虫获得糖分营养。然而城市环境中的多重胁迫（如热岛效应、土壤污染、微塑料积累）可能影响植物生理状态，进而改变蚜虫蜜露的化学成分。蚂蚁能否感知这种细微变化？城市蚂蚁与乡村蚂蚁在食物选择上会呈现怎样的差异？这些问题对理解生物对人为环境的适应机制具有重要意义。
为此，研究人员在乌克兰基辅地区的五个城市（布查、博亚尔卡、伊尔平、戈斯托梅尔、维什涅韦）开展了一项巧妙的野外实验。研究团队选取9个城市种群和9个乡村种群的黑毛蚁，通过给外出觅食的工蚁提供不同浓度（0.125、0.25、0.5、1、2 M）的蔗糖溶液，系统比较了它们对碳水化合物资源的接受度差异。实验设计采用双盲原则，确保行为观察的客观性。每个浓度测试20只蚂蚁，共计9000只个体参与实验，通过三种行为响应（完全接受、部分接受、拒绝）量化其选择偏好。
主要技术方法包括：1）野外行为观测系统（记录蚂蚁对蔗糖溶液的接触时间与选择行为）；2）环境参数同步监测（使用SHT35-DIS-B2.5KS传感器测量温湿度）；3）树木生态参数采集（树干直径作为树木大小指标）；4）广义线性混合模型（GLMM）统计分析（考虑群体ID、树种、地点等随机效应）。
研究结果揭示了一系列有趣现象：
城乡蚂蚁对蔗糖浓度的响应差异
数据显示，蔗糖浓度与生境类型存在显著交互作用（χ2=8.88, P<0.0001）。总体而言，蚂蚁对蔗糖溶液的接受度随浓度升高而增加，但城市蚂蚁在所有浓度下都表现出更高的接受度，尤其在低浓度（0.125-0.5 M）区间差异最为明显。当浓度达到2 M时，城乡蚂蚁的接受度趋于一致。这表明城市蚂蚁对低质量碳水化合物资源具有更高的容忍度，暗示其可能长期适应了营养质量较低的城市环境。
树种与蚂蚁觅食活动的关系
研究人员发现树木直径与蚂蚁流量呈正相关（χ2=6.94, P=0.008），但这种关系因树种而异。挪威枫(Acer platanoides)上蚂蚁流量随树干增粗显著增加，而黑杨(Populus nigra)上则增幅平缓。树种与直径的交互作用显著（χ2=5.16, P=0.022），说明树木特性通过影响蚜虫群落结构间接调节蚂蚁觅食强度。这反映了植物-植食者-蚂蚁三级营养关系的复杂性。
温度对觅食行为的调节作用
虽然湿度对蔗糖接受度无显著影响，但温度表现出重要的调节功能。在极端温度（最低和最高值）条件下，城市蚂蚁对不同浓度蔗糖的区分能力减弱，尤其在高温环境下对高浓度蔗糖的接受度下降。这种温度依赖性可能与城市热岛效应导致的体温调节策略改变有关，也可能反映了不同体型工蚁在高温下的任务分配变化——较小体型的工蚁更耐高温但携带能力有限。
讨论部分深入分析了这些发现背后的生态学意义。城市蚂蚁对低浓度蔗糖的更高接受度，可能源于两个非互斥的机制：一是城市环境中蜜露质量确实较低（由于植物应激导致糖分组成变化），二是城市蚂蚁进化出更机会主义的觅食策略以应对资源波动。先前研究表明，城市植物虽可能支撑更多蚜虫种群，但其蜜露的营养价值可能因环境胁迫而打折扣。特别是蜜露中的重要成分松三糖，其浓度常随植物热胁迫或水分胁迫而升高，但其他营养成分可能相应减少。
与乡村环境相比，城市绿地往往具有更高的蚜虫密度，但蚂蚁却表现出对替代糖源的强烈兴趣，这支持了"量丰质劣"的假设。这一发现与近年多项研究相互印证：城市Lasius niger更积极保卫蚜虫群落、更多利用人类食物残渣、雌蚁体内脂肪含量更低等现象，共同指向城市环境可能存在的营养限制。
值得注意的是，这种行为差异可能不仅是短期适应的结果，还可能涉及进化改变。一项近期研究显示，城市蚂蚁在实验室标准化饲养后仍保持其食物选择特性，而乡村蚂蚁则逐渐变得不那么挑剔，说明城乡种群可能已产生遗传分化。这种快速进化现象在城市化研究中日益受到重视。
研究结论强调，蚂蚁对蔗糖溶液的接受度可作为评估城市环境营养质量的生物指示指标。城市蚂蚁对低质量碳水化合物的更高接受度，反映了城市化通过改变植物生理状态和蚜虫-蚂蚁互作关系所产生的生态效应。这些发现不仅深化了对城市生态系统中营养级联效应的理解，也为城市生物多样性保护提供了新思路——在规划城市绿地时，不仅需要考虑植被覆盖率，更应关注植物健康状况及其对相关昆虫群落的支持功能。
该研究发表于城市生态学领域重要期刊《Urban Ecosystems》，其创新性在于将行为生态学实验与城市梯度分析相结合，通过蚂蚁的"味觉选择"揭示了不可见的营养质量变化。未来研究可进一步量化不同生境中蜜露的化学成分，并结合分子技术分析蚂蚁种群的遗传结构，从而全面解析生物对城市化的适应机制。随着全球城市扩张持续，此类研究将为构建生态友好型城市提供关键科学依据。
