人類活動(dòng)造成的生境喪失和片段化是生物多樣性減少和物種組成變化的主要原因之一。以往研究發(fā)現(xiàn)，物種數(shù)往往隨著生境面積的增大而增加（種-面積關(guān)系），這種觀點(diǎn)認(rèn)為只有可用的生境面積總量才是影響物種多樣性格局的關(guān)鍵（passive sampling hypothesis），但忽視生境喪失和片段化對(duì)不同物種的影響存在差異。
浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院于明堅(jiān)教授團(tuán)隊(duì)于2024年4月22日在Ecology上發(fā)表了題為“Higher trophic levels and species with poorer dispersal traits are more susceptible to habitat loss on island fragments”的研究論文。
課題組以千島湖庫區(qū)片段化生境中28個(gè)樣島上森林生物多樣性長期監(jiān)測(cè)樣地為研究平臺(tái)，通過控制取樣強(qiáng)度和分析方法，對(duì)植物、草食昆蟲和肉食昆蟲進(jìn)行取樣調(diào)查，并測(cè)量與物種擴(kuò)散相關(guān)的性狀（圖1）。利用一般線性模型探索生境片段化對(duì)不同營養(yǎng)級(jí)物種多樣性的影響；使用mantel檢驗(yàn)探究片段化生境中不同營養(yǎng)級(jí)物種組成的差異；通過解析擴(kuò)散性狀群落加權(quán)平均值與島嶼面積的關(guān)系，探明不同營養(yǎng)級(jí)和不同擴(kuò)散能力的物種對(duì)生境片段化及生境喪失的差異化響應(yīng)。
圖1 （a）千島湖庫區(qū)景觀圖。（b）千島湖庫區(qū)28個(gè)樣島長期監(jiān)測(cè)樣地分布示意圖。主地圖中的白色區(qū)域代表水域，灰色區(qū)域代表陸地，綠色區(qū)域?yàn)?/span>28個(gè)樣島。（c）控制取樣強(qiáng)度的調(diào)查方法的圖示。照片來源：潘勁草所攝。
研究結(jié)果表明，植物、草食昆蟲和肉食昆蟲的物種數(shù)、均勻度（evenness）和稀疏化豐富度（rarefied richness）都隨著島嶼面積的增大而增大，除了植物多度外，草食昆蟲和肉食昆蟲的多度也都隨著島嶼面積的增大而增大，且營養(yǎng)級(jí)越高，幾個(gè)物種多樣性指數(shù)與面積的關(guān)系呈現(xiàn)出越陡峭的趨勢(shì)（圖2）。基于發(fā)生率和多度加權(quán)的不同營養(yǎng)級(jí)物種組成均由周轉(zhuǎn)組分占主導(dǎo)，而嵌套組分隨著島嶼面積的差異增大而增大（圖3）。分析擴(kuò)散能力的群落加權(quán)性狀與島嶼面積之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，對(duì)于草食昆蟲和肉食昆蟲來說，群落加權(quán)平均擴(kuò)散能力隨著島嶼面積的增加而降低（圖4）。
圖2 生物多樣性（a：個(gè)體數(shù)量；b：物種豐富度；c：稀疏化豐富度；d：均勻度）與島嶼面積之間的關(guān)系。
圖3 28個(gè)島嶼植物群落（a, d）和草食（b, e）及肉食（c, f）昆蟲群落的基于發(fā)生率和多度加權(quán)的成對(duì)β多樣性（βsor 和 βbray）及其周轉(zhuǎn)（βsim 和 βbal）和嵌套（βsne 和 βgra）組分與島嶼面積差異之間的關(guān)系。
圖4 植物（a）、草食（b）和肉食（c）昆蟲群落中物種的群落加權(quán)平均（CWM）擴(kuò)散能力與島嶼面積之間的關(guān)系。
本研究表明，生境片段化基生境喪失對(duì)不同營養(yǎng)級(jí)物種多樣性及物種組成的影響趨勢(shì)相同。但營養(yǎng)級(jí)較高、擴(kuò)散能力較弱的物種更容易受到生境片段化及生境喪失的影響。迄今為止，大多數(shù)關(guān)于生物多樣性與生境面積關(guān)系的預(yù)測(cè)往往側(cè)重于生境喪失的幾何效應(yīng)，本研究的結(jié)果強(qiáng)調(diào)了將更多物種生物學(xué)特性和生態(tài)現(xiàn)實(shí)納入未來生境片段化及生境喪失對(duì)生物多樣性影響預(yù)測(cè)的重要性。此外，由于營養(yǎng)級(jí)較高的物種和對(duì)生境面積更敏感的物種往往更容易喪失，這些影響可能會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)。上述研究成果對(duì)于森林生物多樣性維持評(píng)估和保護(hù)政策制定具有重要指導(dǎo)意義。
浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為論文第一作者和通訊作者單位，于明堅(jiān)教授為該論文的通訊作者，于明堅(jiān)教授實(shí)驗(yàn)室博士生王衷涵為本文第一作者。德國綜合生物多樣性研究中心（iDiv）Jonathan M. Chase教授、徐武兵博士，溫州大學(xué)劉金亮副教授，中山大學(xué)巫東豪博士，中國計(jì)量大學(xué)張愛英博士、羅媛媛副教授，浙江農(nóng)林大學(xué)王吉瑞副教授作為共同作者參與了此項(xiàng)工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、德意志研究聯(lián)合會(huì)和國家留學(xué)基金委等項(xiàng)目支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/ecy.4300
