捕食性蝇引发混乱蚁战，或可拯救咖啡产业

密歇根大学研究人员约翰·范德米尔和伊维特·佩费克托运用两种生态学理论，揭示了三种蚂蚁与一种新引入的捕食性蝇类之间的复杂相互作用网络。他们在波多黎各咖啡农场的研究表明，蚂蚁与捕食蝇的互动会产生混沌模式——这种混沌具有经典意义，即种群数量会随着系统内生物体的相互作用而波动。

这种混沌模式意味着四种昆虫中的任意一种都可能在任何时间点占据优势地位。了解蚂蚁种群的动态优势有助于农民利用它们防治害虫。这项由国家科学基金会支持的研究成果发表在《美国国家科学院院刊》。

"我们研究的三种蚂蚁中有两种是咖啡园重要害虫的天敌，"生态与进化生物学教授范德米尔表示，"农民希望预测蚂蚁种群的活动规律，但事实证明这种预测极具挑战性。"

三十年来，范德米尔与环境可持续发展学院教授佩费克托持续研究咖啡农场中蚂蚁的生态互动。他们认为，要推动农业转型，首先必须理解农业系统的生态机制。

"当前依赖农药的国际化农业体系不仅损害农民利益，更加剧了全球气候变化，"范德米尔指出，"我们必须先理解生态规律的本质及其运作方式，才能将其融入新型农业体系。"

在热带地区，蚂蚁作为优势物种常参与害虫防治。但利用蚂蚁进行生物防治存在复杂性：其控害效果取决于系统中其他蚂蚁及昆虫物种的存在情况。

研究中，团队观察到两种生态行为：非传递性循环周期行为和捕食者介导的共存。前者表现为三种蚂蚁形成"A胜B、B胜C、C胜A"的循环优势关系。

当引入捕食性蝇类后，这种动态更趋复杂。新引入的蝇类会捕食优势蚂蚁物种，这种捕食关系不仅影响目标蚂蚁，还会连锁影响其他两种蚂蚁，导致四个物种都可能在不同时期成为优势种，即捕食者介导的共存现象。

捕食蝇与其目标蚂蚁的消长波动，以及蚂蚁物种间的优势更替，被称为振荡现象。通过叠加这两种振荡生态原理的数学模型，研究者得以分析系统混沌状态的产生机制。

研究结果呈现出典型的混沌特征。但通过绘制振荡行为曲线，研究者发现系统时而呈现捕食-被捕食周期，时而又表现为非传递性循环振荡。

理论上，这为预测各昆虫物种的优势期提供了可能窗口。

"从学术角度看，这种混沌模式极具研究价值。但从农业实践角度，基于生态原理的害虫防治远比单纯使用杀虫剂复杂得多，"范德米尔总结道，"我们三十年的研究正是要揭示：将生态学真正融入农业体系运作时，必须面对这些深层复杂性。"