“2024年推进北京园林绿化高质量发展科技创新专项”进展:
昆虫旅馆在城市昆虫监测与保护中的研究，推进北京园林绿化高质量发展，支撑首都花园城市建设。
在“2024年推进北京园林绿化高质量发展科技创新专项”的支持下，中国科学院欧阳芳负责主持的城市昆虫监测、评价与保护研究项目，系统分析了昆虫旅馆在城市多样性保护中的现状与挑战。这项研究成果也是首篇系统分析全球昆虫旅馆在独栖蜂物种多样性保护作用的文章。这项研究为推进北京园林绿化高质量发展，城市生物多样性保护，支撑首都花园城市建设提供了科学依据和技术方案。
昆虫旅馆在独栖蜂多样性保护中的作用
1. 研究背景
随着全球气候变化和人类活动的加剧，生态系统正面临前所未有的压力，生物多样性受到严重威胁。在此背景下，政府和公众对如何有效遏制全球生物多样性下降的关注日益增加。
近年来，昆虫旅馆（Insect hotel）作为一种创新型生物多样性保护手段， 在城市公园管理中引起了广泛关注，并逐步得到应用和推广。昆虫旅馆的设计初衷是为城市环境中的昆虫，特别是独栖蜂生物物种，提供繁殖、栖息、越夏或越冬的场所，从而有助于维护其物种多样性和种群的稳定。然而，关于昆虫旅馆在城市昆虫多样性保护中的实际效果及其面临的挑战，目前仍缺乏系统的研究。
独栖蜂（Solitary bees and wasps）是重要的膜翅目昆虫，包括蜜蜂总科（Bees）和胡峰总科（Wasps）。它在植物传粉、种子传播、种群数量调节、有害生物的生态防控等方面发挥重要的生态功能，也是生态系统健康评价的指示生物。
为深入探讨昆虫旅馆对城市独栖蜂多样性保护的效果及存在的问题，本研究首先对全球范围内昆虫旅馆的研究现状进行了梳理，包括研究数量、地理分布、受保护物种种类以及筑巢巢管的材料类型与规格大小等方面；进一步总结了昆虫旅馆在城市环境中独栖蜂多样性保护中的积极作用（传粉、控害和科普教育)和限制因素(独栖蜂入住率低、外来入侵物种、天敌病原物危害增加等），并提出了具体的改进方案，旨在为推动城市生物多样性的可持续发展提供科学依据和支持。
2. 研究结果
2.1 全球昆虫旅馆研究的数量和分布
本研究项目通过分析2010年至2024年发表的有关昆虫旅馆的研究，发现过去近14年间，国内外关于城市绿地生物多样性的研究总体呈上升趋势（图1A）。昆虫旅馆的应用案例已覆盖全球六大洲，包括欧洲、南美洲、北美洲、亚洲、大洋洲和非洲（图1B）。目前，全球共有22个国家报道了昆虫旅馆的应用案例，其中巴西研究案例的数量居首位，其次为美国和德国。这些国家在利用昆虫旅馆研究独栖蜂方面占据了重要地位。此外，德国、法国、意大利等发达国家在科研产出数量上表现突出，这可能与其在教育、研究资金和科研机构支持方面的优势密切相关。
图1 2011-2024年有关昆虫旅馆的研究数量(A)、全球六大洲有关昆虫旅馆研究分布及各国有关昆虫旅馆研究的数量(B)
2.2 昆虫旅馆保护的独栖蜂物种种类
本研究项目进一步分析了利用昆虫旅馆筑巢的独栖蜂物种种类，并汇总了涉及的主要科与属的研究数量。结果表明：昆虫旅馆吸引独栖蜂的物种包括：3个总科，包括蜜蜂总科、胡蜂总科和蛛蜂总科；涉及11个科，其中蜜蜂总科包括切叶蜂科、蜜蜂科、方头泥蜂科、分舌蜂科、泥蜂科、隧蜂科、地花蜂科、长背泥蜂科；胡蜂总科包括胡蜂科，蛛蜂总科包括蛛蜂科和寡毛土蜂科；154个属（图2）。
图2 2011-2024年有关文献调研独栖蜂物种总科及科百分比(A)、独栖蜂各属在整体研究比重(B)
注：B图独栖蜂属颜色对应A图独栖蜂科颜色
2.3 昆虫旅馆应用的巢管材料与规格
目前，昆虫旅馆的巢管材料包括：木质(钻孔原木)、竹子、纸质、芦苇、塑料、混凝土和泥土等类型(图3)。目前筑巢材料主要是木材、芦苇、竹子、和纸(图3)。
通过对于昆虫旅馆的巢管规格调查发现，目前昆虫旅馆使用的巢管长度从10到450mm不等，直径从1到35mm不等。但不同独栖蜂物种对巢管的规格有不同的需求，大多数独栖蜂使用的巢管规格为长度50-250mm，直径1-25mm(图4)。
图3 基于2011-2024年调研昆虫旅馆的筑巢材料 (A) 及使用情况 (B)
图4 基于2011-2024年文献调研昆虫旅馆筑巢物种发表研究数量最多的前十个属及其所用巢管长度(A)及孔径(B)
2.4 昆虫旅馆应用中遇到的问题
昆虫旅馆在促进城市独栖蜂保护过程中面临的主要挑战（图5）。首先，寄生物威胁是昆虫旅馆中独栖蜂种群生存的重大威胁。其次，外来物种威胁也是一个重要挑战。昆虫旅馆虽旨在为本地独栖蜂提供栖息地，但也可能吸引外来物种入驻。此外，昆虫旅馆的设置可能无意中吸引非独栖蜂物种，如蚂蚁等社会性昆虫。同时，由于巢管规格和放置地点等因素，昆虫旅馆的独栖蜂筑巢率较低。最后，昆虫旅馆内的蜂群可能受到病原体侵袭，另有研究提到昆虫旅馆遭受人为破坏。
图5 基于2011-2024年调研昆虫旅馆应用中遇到的问题
3 讨论
3.1 昆虫旅馆在城市生物多样性保护中的应用
昆虫旅馆的实践应用在国外，尤其是欧美发达国家，已积累了较为丰富的经验。迄今为止，昆虫旅馆吸引或保护的独栖蜂类群涵盖3个总科，包括蜜蜂总科、胡蜂总科和蛛蜂总科。昆虫旅馆不仅为昆虫提供了栖息和繁殖的场所，还在提升相关生态效益方面发挥了重要作用，主要体现在以下几个方面：
（1）传粉功能。
传粉功能是昆虫旅馆应用最广泛的领域。研究表明，在某些情况下，独栖蜂在作物授粉方面的效率可能超过社会性蜜蜂，尤其是在苜蓿、蓝莓和苹果等作物的授粉中。此外，研究表明，独栖蜂在碎化植被生境(非作物区及离散式开花景观)中仍能维持稳定的传粉服务效能。因此，通过在栖息地设置合适的昆虫旅馆，增加独栖蜂的种群数量，可以有效提升其传粉服务的质量。例如，发现，为蜂类提供适宜的昆虫旅馆能够使独栖蜂的数量增加2倍。
（2）控害功能。
利用昆虫旅馆来吸引的独栖蜂类中，部分为独栖性胡蜂。独栖性胡蜂的成虫通常以花粉和花蜜为食，但它们也捕捉一些节肢动物，如蚜虫、鳞翅目幼虫或蜘蛛，以供养后代。例如，扁股泥蜂属(Isodontia)、快足小唇泥蜂属(Tachysphex)及Penepodium属的一些物种能够捕捉蟑螂来喂养后代，从而在城市环境中减少卫生害虫的数量。因此，独栖性胡蜂可作为天敌，参与有害生物的综合治理。研究表明， 昆虫旅馆能够有效保护独栖性胡蜂，设置昆虫旅馆能够显著增强独栖胡蜂在害虫生物防治中的作用。例如研究发现，通过增加昆虫旅馆的数量，独栖胡蜂的巢穴入住率提升了一倍。
（3）科普教育功能。
昆虫旅馆作为生态教育载体，其科普功能已得到广泛认可，成为公众认知昆虫生态关系的重要媒介。在自然教育实践中，昆虫旅馆的设计与制作已成为展示生态系统原理的典型教学活动。此外，越来越多的社区和公园通过设立昆虫旅馆来作为景观元素，以弥补人类活动对昆虫栖息地造成的破坏，提升公众对生物多样性保护的关注。一些昆虫旅馆还采用透明的塑料或玻璃管，方便人们近距离观察独栖蜂的生活习性和繁殖方式。例如，蜜蜂在野生植物和农作物中的授粉作用，以及胡蜂捕捉害虫的行为。这些设计不仅增强了公众对独栖蜂的认知，也直观展示了昆虫生态服务的价值，帮助人们理解昆虫在生态平衡和生物多样性中的重要性。综上所述，昆虫旅馆不仅是生态系统的展示平台，还为公众提供了丰富的教育资源，促进了对昆虫世界的理解与欣赏，助力生态环境保护和科学教育的发展。
3.2 昆虫旅馆在城市独栖蜂多样性保护中面临的挑战
尽管昆虫旅馆为城市中的独栖蜂及人类提供了显著的益处，但其发展仍面临诸多局限与挑战。自昆虫旅馆问世以来，它们被广泛视为“生态友好”的象征，许多商业公司以此为卖点推出各类产品，越来越多的公园和私人花园也纷纷效仿，安装各种昆虫旅馆。然而，这些昆虫旅馆的实际生态效益和社会效益仍需深入研究。我们的调查及相关研究显示，许多在网上销售和定制的昆虫旅馆对独栖蜂的保护效果并不理想。通过对淘宝网上昆虫旅馆的调查发现，当前中国市场上的昆虫旅馆主要源自国外园艺产品的引进或仿制，国内厂商虽已开始本土化生产，但这些产品普遍存在设计理念偏差，过度侧重观赏性与科普价值，而忽视了对巢管材料与结构科学性、尺寸规格生物学适配性以及空间布局生态合理性等核心生态参数的考量。这种设计缺陷不仅造成公共资源的无效投入，更可能导致公众对生态保护措施产生认知偏差。
另外，一些研究指出，昆虫旅馆可能未能有效保护本地蜂类，甚至在某些情况下可能带来负面影响。研究表明，昆虫旅馆可能成为外来蜂类及其天敌的聚集地，增加疾病传播风险，进而威胁本地蜂类生存。具体案例显示:在法国马赛，外来蜂种Megachiles culpturalis占据了40%的昆虫旅馆，与本地物种数量呈显著负相关;该物种还会侵占本地蜂类Osmiaspp.的巢穴并堵塞入口。此外，外来蜂类会竞争食物资源，破坏本地生态网络。这些证据表明，在外来物种入侵严重的城市地区，昆虫旅馆可能难以有效保护本土蜂类。与自然环境中独栖蜂的离散式筑巢模式不同，昆虫旅馆的高密度巢穴结构易形成种群聚集，显著增加天敌捕食压力及病原体传播风险。另外，相较于自然生境中独栖蜂巢穴的立体构型(如直立草本茎秆及腐木裂隙)，多数昆虫旅馆采用平面分布的巢管布局，导致其更易遭受天敌定向捕食。
4. 昆虫旅馆在独栖蜂多样性保护中的策略建议
在设计和安装昆虫旅馆时，选择合适的巢管材料类型和尺寸大小对于独栖蜂种群的保护至关重要。例如，有研究人员建议通过增加巢管的数量和优化巢管的内径来减少外来物种的竞争，并提高本地物种的筑巢成功率。另外有研究则强调了在设计蜜蜂旅馆时，应避免过度密集的巢穴布局，并使用本地材料以减少外来物种的引入。有研究同样表明，使用具有不同孔径和结构的巢管，可以有效区分不同蜂种的栖息需求，避免外来物种的过度竞争。下面将综合前人研究结果，详细陈述如何提升昆虫旅馆对独栖蜂的招引效率:
（1）采用自然材料的巢管。
目前，常用于制作昆虫旅馆巢管的材料主要可分为6种类型:木头，竹子、芦苇等中空茎秆，纸，玻璃，塑料，泥土、沙子、水泥。虽然可以使用多种材料建造昆虫旅馆，但不同材料各有优缺点，可根据本地区物种和建造目的使用自己的设计。如果以增加独栖蜂群落为目的，巢管材料应该具有良好的绝缘性能，以保持适宜的温度和湿度，同时要具备一定的透气性，以确保空气的流通。适合的材料可以为木材、竹子、纸质材料等，这些材料可以模拟自然环境，提供适宜的巢穴空间。
（2）采用与独栖蜂的种类大小及其繁殖习性相匹配的巢管尺寸。
以巢管的直径为例，独栖蜂通常倾向于选择与其自身身体大小相近的巢管，直径的微小变化(例如1mm)也会对昆虫旅馆中独栖蜂的物种组成产生显著影响。因此，每种独栖蜂对巢管直径都有特定的需求，而昆虫旅馆所提供的巢管直径直接决定了能够吸引的物种种类。因此，昆虫旅馆应当为独栖蜂提供一个可选择的直径范围，而非仅仅几个固定的孔径。以往的研究表明，独栖蜂所选择的巢管直径范围在2–25mm之间。通常，小型蜂类偏好直径在1–4mm之间，中型蜂类选择5–8mm，而大型蜂类则倾向于选择直径超过8mm的巢管。我们使用时应尽量明确适合本地物种的直径范围，以避免不必要的资源浪费。例如，德国弗莱堡地区的独栖蜂最常用的巢管直径为4–8mm，而在英国谢菲尔德，直径为4–6mm的巢管使用率较高。
与直径类似，巢管的长度也会显著影响独栖蜂后代的性别比、筑巢效率和后代存活率。雌性独栖蜂在产卵时，通常会将雄性卵优先放置在巢管的外层，而将雌性卵放置在更深的巢管内，以有效降低寄生虫和捕食者的侵害风险。理想的巢管长度因物种而异，但大多数物种倾向于选择较长的巢管。过短的巢管由于容纳的孵育室较少，会增加被寄生和捕食的风险，并可能导致雄性占主导地位的性别比例。关于巢管的长度，多项研究建议的理想长度为150–200mm。然而，过长的巢管并不会提供额外的筑巢空间，因为后部孵育室的独栖蜂若未能成功咀嚼出巢穴，可能会面临死亡的风险。
（3）合理的放置与维护。
首先，昆虫旅馆应放置在干燥、通风且阳光充足的地方，以防止霉菌滋生。昆虫旅馆的入口应面向东南或南方(具体朝向随纬度变化)，以确保独栖蜂蜂巢在上午能够接受直接日照，同时避免中午高温的侵袭，这有助于膜翅目昆虫的体温调节和活动。此外，安装昆虫旅馆后，一个常见问题是非目标节肢动物(如蚂蚁、蜘蛛和蜗牛等)的占据。例如，研究发现，19%的塑料巢管和5%的纸质巢管被蜘蛛和蚂蚁占据。蚂蚁不仅会占据昆虫旅馆，影响独栖蜂的筑巢活动，还可能捕食独栖蜂及其食物资源。因此，在安装昆虫旅馆时，建议在其入口周边涂抹凡士林等粘性物质，并定期检查。安装昆虫旅馆后，维护和清洁同样至关重要。建议在夏末时节检查并清理已被使用的巢管，否则可能影响其在下一个季节对独栖蜂的吸引力。此外，巢管需要定期更换，因其制作材料通常在两年或更长时间后会自然降解。建议每两年更换一次巢管，以避免霉菌、螨虫和寄生天敌的过度积累。
5. 总结
城市生物多样性保护是一个不断发展的研究领域，然而，我们对昆虫生态学及其在城市环境中的多样性仍缺乏深入理解。近年来，昆虫旅馆在城市绿地中的应用迅速增长，吸引了越来越多学者的关注，并推动了适合城市环境的昆虫旅馆建设方案的探索。在国外，尤其是欧美发达国家，昆虫旅馆的概念和实践已相对成熟，例如将其用于生态服务和科普教育等领域。尽管昆虫旅馆在促进城市独栖蜂多样性方面展现出潜力，但其成功实施依赖于多种因素，包括设计、材料选择、位置设置及后续维护管理等。总体而言，昆虫旅馆是城市生物多样性保护领域的一项重要尝试，体现了在城市化进程中寻求生态与人类活动和谐共存的努力，并有望成为生物科学与社会科学结合的重要研究方法、物种保护手段和科普教学工具。
相关研究成果发表于核心期刊《生物多样性Biodiversity Science》期刊上。中国科学院动物研究所博士研究生周昊为论文第一作者，中国科学院动物研究所肖治术研究员和欧阳芳为共同通讯作者。中国科学院动物研究所硕士研究生王茗毅和张楚格参与了部分研究。该成果得到了2024年推进北京园林绿化高质量发展科技创新专项、北京市自然科学基金和国家林业和草原局-中国科学院国家公园研究院研究专项的资助。
参考文献：
周昊，王茗毅，张楚格，肖治术*，欧阳芳*. 2025. 昆虫旅馆在独栖蜂多样性保护中的现状与挑战. 生物多样性，33，24472.
链接网址：
https://www.biodiversity-science.net/CN/Y2025/V33/I5/24472
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