斯幸峰研究员课题组在《Communications Biology》上发现保护大的森林斑块可以支持更多的食果互作和森林功能

2022年11月10日，华东师范大学生态与环境科学学院斯幸峰团队在国际学术期刊Communications Biology发表题为“Plant-frugivore network simplification under habitat fragmentation leaves a small core of interacting generalists”的研究成果。该研究分析树栖红外相机技术监测所得的高精度鸟类食果网络数据，发现生境片段化降低了陆桥岛屿上食果鸟类和结果植物的物种数，以及它们之间的互作多样性，并通过物种灭绝场景的模拟揭示了岛屿面积对食果网络稳健性的间接影响。该研究表明保护大的森林斑块可以支持更多的食果互作和森林功能，这为片段化生境中生物多样性保护策略的制定提供参考。

生境片段化是导致生物多样性变化的主要原因之一。在片段化景观中，大部分植物依赖食果鸟类在斑块间扩散和拓殖，这种食果互作关系对维持生物多样性和森林群落的更新起着至关重要的作用。然而，以往研究多集中在物种水平，对于群落水平上的食果互作关系较少涉及。其中一个重要的原因是由于食果互作关系比食果鸟类或结果植物更加隐蔽，不容易观察，导致野外采样成为一大挑战，尤其是在被水隔离的片段化景观中。

为此，研究团队依托浙江千岛湖陆桥岛屿系统（图1），在2019–2021年两个完整结果期间以鸟类食果互作为研究对象，将结果植物视为天然的食物诱饵（图2），利用新进发展的树栖红外相机方法大范围同步监测食果鸟类（Zhu et al., 2021, Frontiers in Ecology and the Environment）。

图1 浙江千岛湖景观

图2 利用树栖红外相机监测结果植物（如铁冬青）

在本研究中，李万德等人在千岛湖22个水库岛屿和6个临近大陆点使用树栖红外相机技术收集鸟类食果互作数据，从而有效克服了野外采样困难。在2年的时间里共调查30565个有效相机日，记录到10117次独立的食果事件（402对不同的互作关系），其中包含34种植物和44种鸟类。

研究发现：在鸟类食果互作网络中，大岛比小岛有更多的鸟类（包括体型大的物种；图3）、植物、总物种数（鸟+植物）以及成对发生的互作数量；大岛上的食果网络比小岛有更高的模块性（某些鸟类倾向于访问某类植物形成一个小群体；图4a），但嵌套性较低（专食性鸟的食谱是广食性鸟食谱的子集；图4b）；本研究通过对比大陆点和最大研究岛（采样面积相近）的食果互作网络，发现两者网络结构上相似，但鸟类、植物、总物种数以及互作数量在没有受片段化影响的大陆点上明显更高。此外，研究发现广泛分布于研究岛上的食果鸟类在小岛上发生显著的饮食扩张（dietary expansion）。例如，北红尾鸲（Phoenicurus auroreus）在小岛上取食的植物种类及其互作频率明显高于大岛（见图3红色标注部分）。

图3 大小岛屿上鸟类食果互作网络

图4 食果鸟类互作结构模式图

最后，该研究利用结构方程模型揭示生境片段化（这里用岛屿面积和隔离度表征）对食果网络结构以及网络稳健性（对网络物种丢失的抵抗力）的影响（图5）。

基于上述模型，本研究探讨了四种不同但互补的物种丢失场景（图6），从一个动态视角理解网络结构与稳健性之间的关系，揭示了生境片段化对网络稳健性的影响依赖于特定的灭绝场景。

图5 结构方程模型及假设路径，黑色和红色箭头分别代表积极和负面影响

图6 四种模拟场景下生境片段化对鸟类食果网络稳健性的影响

作者简介：

华东师范大学生态与环境科学学院博士研究生李万德为第一作者、斯幸峰研究员为通讯作者，以及硕士研究生（王铎润、康熠）和博士后（赵郁豪、曾頔）、浙江大学生命科学学院博士研究生朱晨和丁平教授、德国霍恩海姆大学Ingo Grass教授以及阿根廷库约国立大学Diego P. Vázquez教授为共同作者。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s42003-022-04198-8

文案 | 李万德

编辑 | 朱泓恺

审核 | 吴    丹