斯幸峰研究员课题组在《Ecology Letters》上提出了全球尺度的岛屿群落结构理论框架

2022年3月11日，国际著名期刊Ecology Letters在线发表了华东师范大学生态与环境科学学院斯幸峰团队题为“Phylogenetic and functional clustering illustrate the roles of adaptive radiation and dispersal filtering in jointly shaping late-Quaternary mammal assemblages on oceanic islands”的研究成果。该研究提出了全球尺度的岛屿群落结构理论框架，发现进化学过程导致海洋岛屿动物群落聚集的构建机制，从群落结构层面拓展了岛屿生物地理学理论。

1967年，著名学者Robert H. MacArthur和Edward O. Wilson开创性地提出了岛屿生物地理学理论，为生物地理学和生物多样性保护的研究奠定了理论基础。虽然岛屿生物地理学理论是一个物种中性的理论，但是很好地解释了岛屿动物的丰富度格局（有多少物种）。但是对于群落结构（有哪些物种），学术界尚不清楚岛屿生物地理学理论能否预测岛屿群落结构，以及群落结构在岛屿面积和隔离度梯度上的变化趋势。
      为了回答上述问题，前期研究依托浙江千岛湖陆桥岛屿系统发现在相对较小的局域尺度上，结合反映物种差异的功能性状和谱系关系信息后，岛屿鸟类的物种组成比随机群落更相似（群落聚集），而且环境过滤主导的生态学过程导致小岛和远岛上的动物群落更为聚集(Si et al., 2017, Journal of Animal Ecology)。本研究在前期研究的基础上，从局域尺度的人工陆桥岛屿系统扩展到全球的海洋岛屿系统，综合生态学过程和进化学过程，提出了全球尺度的岛屿群落结构理论框架（图1）。

图1. 岛屿群落结构的理论框架，以及群落结构在岛屿面积和隔离度梯度上的变化趋势。

本研究为了排除人类活动在岛屿上的剧烈影响，通过全球海洋岛屿上（图2）陆生哺乳动物的化石记录补充了晚第四纪至今因人类活动导致的灭绝物种，以及去除了岛屿上的外来种，从而组建了人类活动干扰前的岛屿哺乳动物群落。

图2. 本研究的海洋岛屿。

研究发现岛屿哺乳动物群落与随机群落相比具有更相似的物种组成（群落聚集），总体上谱系群落结构比功能群落结构更为聚集，而且因较强的成种效应导致群落聚集程度在大岛和远岛上更为明显。此外，扩散过滤也会导致远岛上的群落聚集，因为只有扩散能力较强的物种（比如蝙蝠类的翼手目动物）能够到达较远的岛屿。因此，在综合生态学过程和进化学过程后，本研究提出的岛屿群落结构理论框架同样适用于全球海岛系统，并且发现适应性辐射和扩散过滤过程导致了全球海岛哺乳动物群落的聚集（图3）。

图3. 全球海洋岛屿哺乳动物的功能和谱系群落结构

本研究利用物种的功能性状和谱系关系估计物种的生态差异，结合生态学和进化学过程提出的岛屿群落结构理论框架为探究岛屿群落构建提供了新的思路。本研究因此从生物多样性的群落结构层面进一步拓展了岛屿生物地理学理论，丰富了岛屿生物地理学的模型体系，为寻找岛屿群落结构的普适性规律迈出了关键的一步。

华东师范大学生态与环境科学学院斯幸峰研究员为第一作者兼通讯作者。该研究受到国家自然科学基金等项目的资助。合作团队来自加拿大多伦多大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学、浙江大学、丹麦奥胡斯大学、瑞典哥德堡大学等机构。

后记：在本研究投稿修改的最后阶段，惊闻伟大的生物地理学家Edward O. Wilson （1929 年 6 月 10 日 – 2021 年 12 月 26 日）去世。本研究亦是对E. O. Wilson在岛屿生物地理学领域开创性工作的致敬（Finally, we would like to dedicate our paper to Edward O. Wilson for his pioneering studies in island biogeography）。《生物多样性》期刊随即在纪念E. O. Wilson的专题中发表了由华东师范大学生态与环境科学学院教师撰写的纪念性文章《E. O. 威尔逊与岛屿生物地理学理论》。

论文引用信息：Si, X., Cadotte, M.W., Davies, T.J., Antonelli, A., Ding, P., Svenning, J.-C., Faurby, S. (2022) Phylogenetic and functional clustering illustrate the roles of adaptive radiation and dispersal filtering in jointly shaping late-Quaternary mammal assemblages on oceanic islands. Ecology Letters, 25, in press. doi: 10.1111/ele.13997.

网站链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ele.13997

来源：生态与环境科学学院