省動研所揭示南嶺山地海拔脅迫壓力下鳥類種間集群合作網絡的可塑性轉變機制

發布時間:2022-12-22

近日,廣東省科學院動物研究所張強副研究員所帶領的“復雜網絡與功能生態研究”團隊基于南嶺山地10年連續監測數據,聯合國內外6家科研機構,創新性地結合了生態網絡及功能生態學的理論和方法,在Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences期刊發表了題為“Mixed-species bird flocks re-assemble interspecific associations across an elevational gradient”研究論文,揭示了鳥類種間集群合作網絡適應海拔脅迫壓力的可塑性策略(1)。


1:海拔脅迫壓力下鳥類混合群的種間互作網絡轉換示意圖

動物合作系統的演化與維持是社會學和進化生物學研究中未能有效解決的核心問題之一,英國皇家學會主席Robert May2005年的就職演說中提及,以及紀念Science創刊125周年之際科學家列出的前25個最具挑戰性的謎題。經濟學之父Adam Smith及演化理論鼻祖Charles Robert Darwin分別從自私人適應性的角度解釋人類及動物的合作行為,但這兩個假說都面臨利他合作行為的挑戰。

森林鳥類以多物種集群(mixed-species flock)的方式形成穩定共存的典型社會合作系統,多為同營養級內食蟲鳥為提高覓食效率和降低被捕食風險而產生的適應進化結果。鳥群以不同功能屬性的核心種、跟隨種和隨機種為節點,種間相互作用為連接邊,形成具有穩定社會群聚性和生態交互作用的兼性互利共生網絡,是揭示動物合作行為、網絡互作方式、群落構建規則以及氣候變化響應的理想模型。

研究發現海拔導致的環境變化并未顯著改變混合群鳥類群落結構,集群參與者是通過改變物種之間的合作關系來適應海拔斜坡壓力(2)。隨著海拔的升高,植物群落垂直結構復雜性降低,物種之間的合作關系增強,比如生態網絡的度(degree)增加,模塊性(modularity)降低。集群鳥類的合作模式由低海拔的分層合作(形成不同垂直層的混合群)轉變為開放合作(多層次鳥類混合),參與者也由性狀相似物種轉變為隨機或相異的物種(3)。這種合作模式的轉變可能降低了相似種在高脅迫壓力下的競爭強度,增強了種間網絡的穩定性和恢復力,提高了鳥類適應環境的能力,也為未來南嶺國家公園動物種間互惠網絡的保護提供了新思路。


2:高海拔集群鳥種采取競爭+合作的非對稱混合策略,模塊性降低導功能特征差異較大的鳥類種間互作增強,并通過重組互惠網絡減少種間競爭,增加生態位互補效應


3鳥類集群合作網絡中種間關聯強度與功能性狀或系統發育距離的相關性

(綠色代表低海拔,紅色代表高海拔)

本研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、廣州市珠江科技新星、廣東省科學院科技發展專項和廣東省林業局野生動物監測等項目的資助。省科院動物所沈勇博士為論文第一作者,張強副研究員為通訊作者。此外,鄒發生研究員、Eben Goodale教授、Marcel Holyoak教授、Christos Mammides博士等參與了研究。

值得注意的是,張強團隊近年來以南嶺山地動植物多樣性連續固定監測樣地為依托,系統開展了山地生物多樣性維持、種間復雜網絡、動物合作行為及其對環境脅迫壓力響應方面的工作,近三年已連續在Ecology、Global Change Biology、Journal of Biography、Environmental Science & Technology科學通報 等生態學、生物學與環境科學旗艦期刊發表多篇研究論文,有效提升了廣東省科學院在生態與環境板塊,特別是動物多樣性研究方面的影響力。

注:Proceedings B創刊于1832年,是英國皇家學會旗艦刊物,是生物學綜合TOP期刊,也是全球82個自然指數(Nature Index)期刊之一。

全文鏈接:https://royalsocietypublishing.org/doi/epdf/10.1098/rspb.2022.1840

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