斯幸峰教授研究团队在《Biological Conservation》发现迁徙鸟类动态重塑岛屿食果网络结构
2025年6月13日,华东师范大学斯幸峰教授团队在国际学术期刊Biological Conservation发表题为“Spatiotemporal dynamics of migratory birds reshape seed dispersal and conservation implications on fragmented islands”的研究成果。该研究依托浙江千岛湖片段化岛屿研究平台,基于2019年至2022年(每年7月至次年1月)连续三年的鸟类与肉质果植物之间的互作数据,系统分析了迁徙鸟类与留鸟对岛屿片段化的响应差异、其与植物互作的时空动态、以及在食果网络中的物种角色。研究发现:1)虽然迁徙鸟类的食果互作占总体的14%,却在每年10月至次年1月的果实高峰期最为活跃,参与了2/3的植物互作,发挥了关键的生态功能;2)面积10 ha的小岛具有43%的迁徙互作,堪称候鸟的“加油站”,而30 ha的大岛则主要支持以留鸟为主的稳定群落,构成其“家园”;3)网络分析显示,迁徙鸟和留鸟在食果网络结构中扮演的角色无显著差异,呈现一定的功能冗余,但迁徙鸟凭借其跨岛屿、跨季节的迁徙行为,促进了远距离种子传播及植物种群的连通。本研究验证并拓展了岛屿生物地理学理论在迁徙物种上的适用性,表明兼顾大岛与小岛、结合植物果期与候鸟需求等能为片段化景观中生态保护策略的制定提供科学依据。 生境片段化降低了森林的空间连通性,阻碍了植物的自然更新。而种子传播作为维持植物群落动态和推动生态系统恢复的核心过程,其重要性不言而喻。全球超过半数的植物依赖动物进行种子传播,其中食果鸟类是最活跃且关键的“种子搬运工”。迁徙性食果鸟不仅能在更大空间尺度上扩散种子,增强不同生境斑块间的生态连通性,还可将种子带到更凉爽或更遥远的地区(如高海拔或高纬度地区),从而在一定程度上帮助植物应对气候变化。然而,随着栖息地日益破碎,这些鸟类的迁徙路线与停歇地被持续压缩,果实资源的时空错配问题也愈加突出,导致迁徙鸟类种群数量持续下降。尽管迁徙食果鸟在促进跨尺度种子传播中的潜力已被广泛认知,但它们在片段化景观中如何参与并塑造种子传播网络仍缺乏系统研究。在全球气候变化与生境片段化同步加剧的背景下,深入揭示迁徙食果鸟跨越时间与空间的种子传播功能,对于预测植被格局演替、优化生物多样性保护与生态修复策略,具有重要的科学意义和实践价值。 研究团队依托浙江千岛湖因大坝建设而形成的片段化岛屿系统,聚焦鸟类与肉质果植物之间的互作关系。在13个森林岛屿上布设高置红外相机(arboreal camera trap) (Zhu et al., 2021, 2022),于2019年7月至次年1月,连续三个果实季节开展野外监测(图1),获取高时间分辨率的鸟类食果互作数据(Li et al. 2022; Zhu et al. 2025)。在此基础上,研究将观察到的食果鸟划分为迁徙种(15种)与留居种(33种)两类,分别统计其与植物的食果互作,探讨了迁徙鸟类的停歇岛选择与季节性活动模式,以及它们在食果网络中的结构角色。同时,研究还结合相同岛屿上的鸟类群落本底调查数据,比较了食果鸟群落与整体鸟类群落在岛屿面积和隔离度上梯度上的响应差异,揭示食性生态位(dietary niche)视角下鸟类物种与岛屿属性之间的关系。图1. 研究区域及和代表性肉质果植物示意图。(a)浙江千岛湖13个监测岛屿位置图,岛屿编号S1–S13按面积由大到小排列;(b–d)研究中常见的三种肉质果植物:(b)冬青(Ilex chinensis)、(c)石斑木(Rhaphiolepis indica)和(d)菝葜(Smilax china)。研究结果显示,岛屿面积显著影响食果鸟类多样性:无论是迁徙种还是留居种,物种数均随岛屿面积增加而上升,但留鸟对面积的依赖更强,导致在较大岛屿上迁徙鸟的相对比例显著降低。相比之下,岛屿与大陆的最短距离(即隔离度)对两类鸟类的物种多样性均无显著影响(图2)。进一步分析发现,在整体鸟类群落中,迁徙种的比例与岛屿面积无明显关联,凸显“食果生态位”下鸟类对岛屿属性存在差异化响应。值得关注的是,尽管面积小于10 ha的岛屿(图1中的S7–S13)的岛屿体量有限,却贡献了高达43.23%的迁徙鸟类食果互作,突出其在候鸟迁徙路径中作为停歇补给站和种子传播“生态桥梁”的关键角色。图2. 岛屿属性对千岛湖食果鸟类群落的影响。(a, b)迁徙鸟(橙)和留鸟(绿)物种数随岛屿面积与隔离度的变化;(c, d)迁徙鸟物种数的相对占比随岛屿面积的变化;(d)迁徙鸟物种占比随岛屿面积与隔离度的变化。拟合线为广义线性混合模型预测,实线表示显著关系(p 0.05),虚线为不显著,阴影为95%置信区间;散点为原始观测值。 在每年的连续监测中,研究发现迁徙鸟与肉质果植物的互作高度集中于秋冬季节:10月至次年1月的互作记录占迁徙鸟全部取食记录的99.3%,正值植物果实的丰产期;而7–9月的取食活动则主要是留鸟完成。具体而言,共有21种植物(约占总数的68%)在不同年份或月份与迁徙鸟产生食果互作,且取食频次呈现明显波动,部分植物甚至在特定冬季月份中仅被迁徙鸟取食,不见留鸟的踪影(图3)。这一“秋冬高峰”现象,一方面源于候鸟在迁徙途中倾向于选择果实资源最丰富的区域作为能量补给站;另一方面,当季果实的大量成熟,加之气温等环境条件的变化,共同造就了秋冬成为最优的“觅食窗口期”。图3. 千岛湖13个岛屿上各采样期肉质果植物与迁徙鸟的互作比例。矩阵由31种肉质果植物(行)与采样月份(列)构成,每个单元格表示是否观测到鸟类食果互作。填充圆圈表示发生互作,颜色指示鸟类类型:绿色代表仅有留鸟参与,橙色代表仅有迁徙鸟参与,双色饼图表示两类鸟均参与,橙色比例越大,说明迁徙鸟参与程度越高。空白单元格表示该月份未观测到食果行为。在网络结构层面,迁徙鸟与留鸟在三个关键指标——物种连接数(species degree)、物种强度(species strength)和特化指数(specialization d')上均无显著差异(图4),表明二者在食果网络中扮演着相似的功能角色,具有一定的功能冗余性。然而,这种结构上的“等价性”并不意味着生态服务功能上的可替代性。迁徙鸟通过跨岛屿、跨纬度的迁移,承担着长距离的种子传播和基因流动的重要功能,是留鸟所难以替代的生态环节;而留鸟则凭借全年稳定的取食行为,持续支撑本地植物群落的更新与生态系统的长期维持。二者在生态功能上的互补性与冗余性,共同增强了食果网络的稳定性与生态系统的弹性。这一发现提示我们,在制定保护策略时,应统筹考虑留鸟核心栖息地的保护与迁徙鸟类对景观连通性的需求,以维持多尺度的生态过程和与功能完整性。图4. 三个采样期内迁徙鸟与留鸟在鸟类食果网络中的物种角色对比。图中的T1、T2 和 T3 分别对应三个采样期(与图3保持一致),而ns表示网络指标无显著差异。总体而言,该研究表明大岛因资源丰富更适宜留鸟全年栖息与繁殖,而面积较小的小岛则扮演了迁徙鸟“中途加油站”的关键角色。每年秋冬季是果实集中成熟期,亦为候鸟南迁的重要停歇期。尽管迁徙鸟与留鸟在食果网络中的结构角色相近、表现出一定的功能冗余,但迁徙鸟的长距离迁飞能力,承担着种子远距离传播与景观尺度连通的核心生态功能,是植物基因扩散过程中不可替代的“种子搬运工”。因此,为提升片段化景观中的植物更新能力与生态系统韧性,保护策略应突破传统“面积至上”的理念,不仅要巩固大岛作为留鸟“稳定营地”的作用,也应重视小岛作为迁徙鸟“驿站节点”的关键功能。同时,建议结合植物果实成熟的季节节律,实施差异化、季节性的保护管理措施,减少秋冬季节的人为干扰。通过果期梯度配置与关键果树种植,可缓解果期与候鸟迁徙物候之间的错配风险,保障候鸟“吃得饱、歇得稳、飞得远”,从而维护种子传播网络的完整性与生态系统在多尺度上的连通性和功能稳定。本研究的第一作者为华东师范大学生态与环境科学学院博士后李万德,通讯作者为斯幸峰教授。浙江大学丁平教授与博士后朱晨(现为美国普林斯顿大学博士后),德国霍恩海姆大学Ingo Grass教授、博士后Thomas Hiller,以及三位博士研究生Marit Kinga Kasten、David Becker和Sara Tassoni为共同作者。本研究受到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、上海市“东方学者”特聘教授项目、百山祖国家公园重点领域科研项目和国家留学基金委资助。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.biocon.2025.111283作者:李万德