2024-05-02 12:00 来源：得道网
肯塔基大学马丁加顿农业、食品与环境学院进行的一项具有里程碑意义的研究;巴克内尔大学;宾夕法尼亚州立大学;美国农业部也揭示了整个北美萤火虫种群面临的不稳定局面。该研究的结果确定了影响它们数量的多种因素，深入研究了不断变化的环境和人为因素如何影响这些标志性昆虫。
这项研究发表在《总环境科学》杂志上，题为“利用公民科学数据和机器学习模型揭示萤火虫丰度的模式”，该研究确定了可能导致北美萤火虫数量下降的因素。为了研究这些人口变化，该研究结合了公民科学家的实地调查和先进的机器学习技术，分析了萤火虫观察公民科学倡议的24,000多项调查。
重要发现
这项研究标志着第一次全面尝试应用数据驱动的方法来了解大陆范围内萤火虫种群动态。这项新研究的主要发现表明，萤火虫作为甲虫目的一部分，对各种环境因素都很敏感，从短期天气条件到长期气候趋势，包括与温度积累相关的增温天数。
该研究的首席研究员、野生动物生态学和管理学助理教授达林·麦克尼尔说:“气候模式的细微变化，尤其是与温度有关的变化，正在显著影响萤火虫的繁殖周期和栖息地质量。”
宾夕法尼亚州立大学昆虫学教授克里斯蒂娜·格罗青格(Christina Grozinger)说，虽然科学家们以前知道城市化、农业集约化和气候变化会影响生物多样性，但对这些复杂因素如何相互作用以及人们在自己的后院、城镇和城市可以做些什么来支持生物多样性知之甚少。
格罗青格说:“在这项研究中，我们利用机器学习模型整合了关于物种丰度、土地利用、土壤类型、天气和气候的大规模数据集，以精确地模拟和预测美国东部当地尺度上的萤火虫丰度模式。”“我们非常幸运地拥有一个多年的公民科学数据集，涵盖了超过24,000次观测。”
这项研究强调了萤火虫对温度和降水等气候变量的敏感性。萤火虫在温和的环境中茁壮成长，潮湿和温暖的夏天创造了理想的繁殖环境，寒冷的冬天支持卵、幼虫和蛹等未成熟阶段的生存。
然而，随着全球气温的上升，这些条件变得越来越难以预测，而且往往越来越不适宜居住。降水模式的变化是萤火虫生存的另一个关键因素，它要么导致过度干燥的环境，减少幼虫的生存，要么导致过度潮湿的环境，淹没繁殖地，破坏生命周期。
麦克尼尔说:“夜间的人造灯光可能会破坏萤火虫的数量，可能会影响成年和幼虫阶段。”“萤火虫幼虫生活在土壤中，特别容易受到光照变化的影响，人造光可能会改变它们的发育周期和存活率。萤火虫幼虫是掠食性的，也需要潮湿的土壤条件，因为湿度支持萤火虫幼虫作为猎物的软体无脊椎动物，如蜗牛和蛞蝓。”
城市的发展，如建立不透水的表面，如人行道、建筑物和道路，通过入侵自然栖息地和减少可用的繁殖区域，对萤火虫种群构成重大威胁。来自路灯和商业标志的光污染尤其具有破坏性，因为它干扰了萤火虫交配所必需的生物发光交流。研究表明，萤火虫在夜间光污染严重的地区明显不太常见。
农业对萤火虫的影响
某些农业实践似乎也导致了萤火虫的减少。杀虫剂和除草剂的广泛使用与萤火虫数量减少有关，这可能是由于猎物数量减少和直接毒性。这项新研究没有发现杀虫剂的影响;事实上，某些农业区支持一些最高的萤火虫密度，可能是因为某些做法(例如，放牧牲畜)支持有利于萤火虫的草地状条件。该研究警告不要增加农业集约化，特别是减少有机碎片和萤火虫幼虫茁壮成长所需的潮湿环境的做法。
这篇论文揭示了萤火虫数量的减少在所有气候或地区并不均匀。一些适应干燥环境或具有特定繁殖模式的物种可能受某些变化的影响较小，而其他物种则更容易受到影响。这凸显了自然生态系统的复杂性和量身定制保护战略的必要性。
研究小组在确定潜在的保护措施以减轻这些影响方面也取得了重大进展。这些措施包括减少光污染、保护自然栖息地和实施有利于野生动物的农业实践，以支持萤火虫。
萤火虫的即时通讯环境中的重要性
萤火虫的减少不仅仅是失去了一种受人喜爱的自然景观;它标志着更广泛的生态破坏，可能对其他物种和生态系统产生连锁效应。萤火虫在食物网中扮演着重要的角色，是一些物种的猎物，也是许多无脊椎动物的捕食者。它们的消失可能会对当地的生物多样性产生不可预见的影响。
麦克尼尔说:“正如研究的结论，鼓励进一步的研究，特别是探索萤火虫数量的长期趋势和各种保护策略的有效性。”“展望未来，重点研究特定的萤火虫物种，而不是整个萤火虫群落，将是很重要的。这种方法对于确保后代也能享受萤火虫照亮夜空的自然奇观至关重要。”
“每个物种都有自己的栖息地要求和成功所需的东西，”巴克内尔大学生物学助理教授萨拉·洛尔补充道，她是一位著名的萤火虫研究员。“通过这项研究中的公民科学数据，我们正在总体上研究萤火虫，但我们希望公民科学人员在物种识别方面得到更多的培训。如果我们能获得物种层面的信息，我们就能提供更多关于生活在特定地区的物种的细节，以及如何最好地保护它们。”
为了为其他萤火虫物种创建类似的数据集，研究团队还利用技术和人工智能，通过美国国家科学基金会资助的INSECT NET研究生培训计划开发自动监测系统。
有兴趣了解更多关于他们所在地区的土地利用、天气和气候条件的个人可以使用宾夕法尼亚州立大学的Beescape工具，该工具为传粉媒介提供特定地点的栖息地质量分数。
这项工作是由宾夕法尼亚州立大学昆虫生物多样性中心、宾夕法尼亚州立大学哈克生命科学研究所和宾夕法尼亚州立大学农业科学学院通过美国农业部国家粮食和农业研究所和哈奇拨款资助的。
