近几十年来,全球气候变化显著加剧,过去25年的温度上升速度几乎是前150年的四倍(Post, 2013; Bhandary et al., 2023)。因此,准确预测物种对环境变化的响应对于有效的生态系统管理和保护至关重要。研究表明,温度升高深刻影响了消费者-资源系统(Amarasekare, 2015; 2019; Yacine et al., 2021)和植物-传粉者系统(Bhandary et al., 2023; Rusman et al., 2025),改变了种群动态、相互作用强度和群落组成。尽管取得了这些进展,但我们对植物-传粉者相互作用网络如何响应与全球变暖相关的复杂环境变化的理解仍然有限。气候变化可以驱动动物行为的适应性变化,改变相互作用模式并重塑群落结构。这种行为调整在生态动态和相互作用结构之间产生了反馈。虽然已知气候变化会重塑群落多样性、结构和稳定性,但当将适应性行为纳入传粉者群落时,网络结构的响应方式仍不清楚。
气候变化可以深刻改变物种特征和生态系统稳定性(Criddle et al., 1997; Miller-Struttmann et al., 2015; Amarasekare, 2019; Kaur and Dutta, 2020; 2022; Johnson et al., 2023)。例如,一项实证研究记录了过去40年中两种高山大黄蜂(Bombus balteatus和B. sylvicola)的舌长显著减少,这是由温度升高引起的(Miller-Struttmann et al., 2015)。生长和衰减率等生理参数也对温度波动非常敏感(Criddle et al., 1997; Kaur and Dutta, 2022; Johnson et al., 2023),这些参数的变化不可避免地会影响生态网络的动态和稳定性(Uszko et al., 2017; Amarasekare, 2019; Kaur and Dutta, 2020; Bhandary et al., 2023)。Bhandary等人(2023)利用来自全球139个植物-传粉者网络的数据表明,在高温条件下,网络崩溃的风险急剧增加。当升温超过某个临界阈值时,生态系统可能会发生突然崩溃——这种现象被称为“升温诱导的临界点”(Kaur and Dutta, 2022)。
生态网络的结构——通过连通性、模块性、嵌套性和相互作用强度的分布等指标来量化——在决定群落稳定性和生态系统功能中起着关键作用。气候变化可以通过改变物种分布、物候、丰度和特征来重塑这些结构,从而改变物种相互作用的身份和强度(Bartomeus et al., 2011)。例如,开花时间和传粉者出现时间的物候不匹配会减少时间重叠,而温度驱动的种群规模变化会改变相互作用的频率和强度。热应力还可以诱导关键功能特征(如体型、物候、觅食范围)的快速可塑性或进化变化,从而影响互利和对抗性群落中相互作用的特征匹配基础。然而,大多数先前的研究将网络结构视为相对静态的,主要关注链接分布和相互作用强度。实证证据表明,温度升高可以增加代谢率和进食率,可能改变相互作用偏好并重塑食物网结构(Zhang et al., 2020)。
在互利网络中,传粉者经常根据植物物种之间成本和收益的变化调整它们的觅食选择(Fowler et al., 2016)。这一过程称为适应性觅食,源于访问偏好的行为可塑性,这是由花卉资源可用性的波动驱动的(Valdovinos et al., 2010; Valdovinos et al., 2013; Yahaya et al., 2024)。理论模型表明,适应性觅食可以强烈影响群落动态、生物多样性和对物种损失的抵抗力(Valdovinos et al., 2010)。实证研究支持这些预测;例如,在资源稀缺的干旱季节,植物-传粉者相互作用变得更加专门化,减少了生态位重叠(Souza et al., 2018)。然而,这些研究往往忽略了温度如何改变植物和传粉者的生理特征(Loveys et al., 2002; McCoy and Gillooly, 2008; Johnson et al., 2023),而这反过来又影响互利伙伴的选择。因此,温度可能通过直接改变种群动态和特征动态,以及间接通过影响资源可用性和行为反应来重塑网络结构。
总体而言,这些研究突显了温度波动对生态网络结构和稳定性的深刻挑战(Amarasekare, 2015; Baruah and Lak?mper, 2024)。在这里,我们重新评估了温度介导的生理变化与适应性觅食如何共同塑造互利网络动态。具体来说,我们探讨了三个问题:(1)温度变化如何影响网络结构属性和稳定性?(2)适应性觅食如何调节网络对温度变化的响应?(3)温度驱动的网络结构变化具有哪些生态学意义?