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【编辑推荐】为揭示原始岛生态系统物质循环特征，研究团队以未受外来物种入侵的南鸟岛（Minamiiwoto）等小笠原群岛为对象，利用稳定同位素（δ13C、δ1?N）分析食物网结构。发现海鸟与陆蟹驱动物质循环，受干扰岛屿营养供应流失，同位素生态位重叠高。研究为岛屿生态修复提供关键参考。
海洋性岛屿因其地理隔离性，孕育了独特的生态系统。然而，人类活动导致的外来物种入侵（如黑鼠、野山羊）已使全球多数岛屿的海鸟种群灭绝，伴随而来的是海洋向陆地的物质运输功能丧失，岛屿生态系统的营养循环陷入危机。目前，关于原始未受干扰岛屿的生态系统结构与物质循环机制的认知严重不足，多数研究仅聚焦于受干扰或修复后的环境，缺乏可参照的 “自然基线”。因此，解析未受人类干扰的 pristine 岛屿生态系统，成为评估外来物种清除后生态功能恢复的关键前提。
东京都立大学等机构的研究团队，针对小笠原群岛中未受人类定居和外来物种入侵的南鸟岛（Minamiiwoto），以及受干扰程度不同的父岛（Chichijima）、母岛（Hahajima）和北鸟岛（Kitaiwoto），开展了基于稳定同位素（δ13C、δ1?N）的食物网结构分析，揭示了海鸟和陆蟹在物质循环中的核心作用。研究成果发表于生态学期刊《Oecologia》。
研究采用的关键技术方法包括：
- 稳定同位素分析：对四岛的代表性生物（海鸟、陆鸟、蜥蜴、陆蟹、昆虫、植物等）样本进行 δ13C 和 δ1?N 比值测定，分析其营养来源与食物网关系；
- 同位素生态位重叠分析：利用 Stable Isotope Bayesian Ellipses in R（SIBER）模型，评估不同物种间的营养生态位差异与资源竞争状况；
- 跨岛对比与统计分析：通过广义线性模型（GLM）等方法，比较不同干扰历史岛屿间的同位素值差异，解析海拔、物种组成与营养循环的关联。
研究结果
1. 岛屿生物群落的同位素特征
- 南鸟岛：海鸟和陆蟹（如 Geograpsus grayi）的 δ1?N 值显著高于其他岛屿，反映其高营养级地位及对海洋资源的依赖。陆蟹的 δ1?N 值随海拔呈现梯度变化，与不同海拔分布的海鸟种类（如海岸的红尾热带鸟、高海拔的穴居海燕）相关。
- 受干扰岛屿（父岛、母岛、北鸟岛）：海鸟灭绝超过 50 年的岛屿，生物 δ1?N 值显著降低，尤其父岛和母岛的动物 δ1?N 比南鸟岛低 3.2–5.4‰，表明海洋来源氮素供应丧失。
2. 同位素生态位分化与重叠
- 南鸟岛：顶级消费者（陆鸟、蜥蜴、陆蟹）的同位素生态位高度分化，最大重叠率仅 14%，显示明确的资源 partitioning（生态位分割）。
- 受干扰岛屿：消费者生态位高度重叠（最高 53%），暗示食物资源同质化，可能与外来物种入侵导致的本地无脊椎动物减少、依赖非本土植物有关。
3. 海拔与营养循环的关联
南鸟岛的陆蟹（G. grayi）和植物（Miscanthus sinensis）δ1?N 值随海拔升高而降低，与不同海拔海鸟的食性差异（如大型海鸟捕食高营养级鱼类，小型海鸟摄食低营养级浮游生物）一致，表明海鸟物种组成驱动全岛营养梯度。
研究结论与讨论
本研究首次以未受干扰的南鸟岛为参照，证实了海鸟通过粪便、 carcasses（尸体）向岛屿输入海洋氮、磷等关键营养素，而陆蟹作为分解者和顶级捕食者，进一步促进营养物质在全岛的扩散与循环。受干扰岛屿因海鸟灭绝和外来物种入侵，导致海洋营养输入中断、生态位重叠加剧，生态系统功能显著退化。
研究发现，即使在海鸟灭绝 70 年的北鸟岛，海岸残留的海鸟种群仍能局部维持较高 δ1?N 值，提示海洋营养输入的遗留效应可能存在时间滞后。然而，完全依赖人为清除外来物种难以恢复原始生物群落（如森林穴居海鸟难以重建），因此，生态修复需聚焦于功能性恢复 —— 即通过重建海鸟繁殖地与陆蟹种群，恢复 “海洋 - 岛屿” 物质循环链。
该研究为全球海洋性岛屿的生态保护与修复提供了关键科学依据，强调了保护未受干扰生态系统作为 “自然模板” 的重要性，同时指出未来修复工作需整合物种组成与功能恢复的双重目标。
