欧洲与北美鸭类种群动态:同步趋势与非同步年际变化

【字体: 时间:2025年03月07日 来源:European Journal of Wildlife Research 1.8

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  研究人员针对西欧和北美鸭类种群动态展开研究,发现部分物种对有长期同步趋势但年际不同步,与 AMO 有关。

  在自然界中,不同地区的生物种群动态一直是生态学家关注的焦点。想象一下,在欧洲的湿地和北美洲的草原上,生活着许多生态习性相似的鸭类。它们的种群数量变化是否存在某种联系呢?以往,很少有研究去探索那些有着相似生活史特征、受共同环境驱动,却生活在不同大陆的物种的种群动态。而大规模的气候循环,如大西洋多年代际振荡(AMO),能在广阔地理区域影响栖息地和种群,就像一只无形的大手,可能在塑造着动物种群动态。但鸟类种群同步性的机制尚不明确,跨大陆同步性的研究更是稀少。为了深入了解全球因素对动物种群的影响,来自加拿大萨斯喀彻温大学、法国生物多样性办公室、加拿大环境与气候变化部等机构的研究人员 David J. Messmer、Matthieu Guillemain 等,对西欧(WEU)和北美中部(NA)的鸭类种群展开了研究。该研究成果发表在《European Journal of Wildlife Research》上,为理解鸭类种群动态提供了新视角。
研究人员采用了多种技术方法来开展研究。首先,利用 1976 - 2019 年西欧和北美 44 年的鸭类种群数量统计数据,这些数据来自不同的调查,西欧是冬季中期的标准化协调统计,北美是对繁殖鸭的空中调查。其次,获取 1976 - 2019 年的 AMO 月度指数,并根据不同情况对其进行处理。再者,从气候研究单位 v4.02 时间序列中提取大陆繁殖区的温度和降水数据。最后,运用状态空间模型(SSM)框架,通过纳入观测误差的明确模型,减少观测误差对种群模型参数估计和推断的影响,并在贝叶斯框架下用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)模拟进行参数估计。

研究结果如下:

  1. 共享天气模式与 AMO 的关系:研究期间,AMO 逐年波动且呈上升趋势,表明北大西洋海表温度逐渐升高。除北美繁殖前期(4 - 5 月)外,两个大陆核心繁殖区的温度在各时期都呈上升趋势。繁殖季节,两个大陆的去趋势化温度年际波动呈正相关,且与也呈正相关。西欧降水趋势在所有时期均为正,北美除夏季降水略有增加外,整体线性趋势不明显,但草原地区降水增加。去趋势化降水在两个大陆的繁殖前期和全年呈负相关,在繁殖季节无相关性,且仅在西欧与呈正相关。
  2. 鸭类种群同步性:通过 SSM 框架得到的鸭类种群估计值对时间序列进行了机械平滑,与原始计数相比,仍有较大年际变化。研究发现,西欧和北美鸭类物种对的年种群增长率无相关性,即不存在年际同步性。不过,在长期趋势方面,绿头鸭、赤膀鸭、琵嘴鸭和环颈鸭 - 凤头潜鸭物种对的 SSM 估计种群数量呈正相关,红头潜鸭 - 普通潜鸭对呈负相关,而针尾鸭、绿翅鸭和斑背潜鸭物种对未检测到相关性。在与 AMO 的关系上,除普通潜鸭减少外,5 个种群估计相关的物种对在 AMO 正相位(变暖)期间数量逐渐增加。赤膀鸭、琵嘴鸭和绿头鸭物种对与 AMO 的关系在两个大陆间无显著差异,而普通潜鸭和凤头潜鸭与无关,其北美同类红头潜鸭和环颈鸭则有关。

研究结论和讨论部分指出,西欧和北美生态相似的鸭类种群年际波动相互独立,可能是因为年度环境条件或其他因素差异较大,尽管两个大陆的繁殖区长期来看有变暖变湿趋势,但年际变化并不同步。虽然未检测到跨大陆年际同步性,但部分物种对有共享的增长趋势,这与 AMO 的上升阶段、两个大陆的温度升高以及西欧大部分地区和北美草原地区降水增加相关。AMO 可能通过逐渐影响栖息地,如增加湿地面积和食物资源,从而影响鸭类种群。不过,也存在其他可能影响因素,如人为气候变化、未被 AMO 完全表征的气候周期以及长期土地利用变化等。此外,不同物种对趋势不同或呈负相关,可能与栖息地利用差异有关。总之,该研究揭示了鸭类种群动态的特点,为后续研究鸭类种群变化机制提供了重要参考,未来可进一步探究驱动种群变化的人口统计学速率的相关性 。
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