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为探究动物减少对种子传播功能的影响,研究人员以巴西塞拉多为对象,模拟食果动物灭绝和种群减少场景,评估结构(剩余植物物种数)和功能(剩余种子传播有效性 SDE)稳健性。发现功能稳健性下降更显著,大食果动物先灭绝影响最大,种群丰度下降比物种丰富度降低影响更甚,强调需维持有效种群。
在广袤的地球生态系统中,种子传播作为维系植物种群存续与生态平衡的关键过程,正面临着前所未有的挑战。全球范围内,动物减少(defaunation)现象日益严峻,这一趋势对依赖食果动物(frugivores)的种子传播功能产生了潜在威胁。然而,当前多数研究聚焦于森林生态系统,且常以植物 - 传播者相互作用替代种子传播成功,对于热带稀树草原等生态系统中食果动物丧失对种子传播功能的具体影响,科学界仍知之甚少。巴西塞拉多(Cerrado)作为热带稀树草原和生物多样性热点区域,近几十年来植被覆盖损失近半,动物减少速率居高不下,在此背景下,揭示该区域动物减少对种子传播的影响迫在眉睫。
为填补这一研究空白,来自巴西相关研究机构的科研人员开展了一项具有重要意义的研究。他们以巴西塞拉多的两个相邻保护区为研究系统,通过采样植物 - 食果动物相互作用,并评估每种相互作用的种子传播有效性(Seed Dispersal Effectiveness, SDE),运用网络分析方法,模拟了不同食果动物灭绝和种群下降场景,旨在评估植物群落响应的结构稳健性(以剩余植物物种数衡量)和功能稳健性(以剩余种子传播有效性衡量)。这项研究成果发表在《Biological Conservation》,为理解动物减少对种子传播网络的影响提供了新视角。
研究主要采用了以下关键技术方法:首先,在社区层面采集果实 - 食果动物相互作用数据,记录食果动物吞咽或携带的种子数量、相互作用事件及独特的种子传播相互作用;其次,运用网络分析方法,构建种子传播网络模型,模拟四种动物减少场景,包括体型优先灭绝、特化种优先灭绝、随机灭绝和种群丰度均匀下降场景;最后,通过比较不同场景下结构稳健性和功能稳健性的变化,分析食果动物丧失对种子传播的影响。研究样本来源于巴西塞拉多的两个保护区,涵盖多种哺乳动物、鸟类和植物物种。
结果
研究记录到食果动物从结果植物处吞咽或带走的种子总数为 13,035 颗,涉及 431 次相互作用事件,以及 3 种哺乳动物、36 种鸟类和 23 种植物物种之间的 115 种独特种子传播相互作用。每个网络平均有 86.2±73.0 次相互作用、29.2±17.7 种独特相互作用(涉及 8.4±3.8 种植物物种)和 15.2±5.5 种食果动物物种。食果动物体重从最小 8.1 克到最大 87 千克不等,具有不同的特化程度。
研究发现,与结构稳健性相比,动物减少导致功能稳健性的损失更为显著。当大型食果动物先灭绝时,功能稳健性下降更为剧烈;而与随机灭绝场景相比,特化种先灭绝时功能稳健性下降较慢。与物种丰富度降低相比,物种丰度下降导致稳健性损失更多。
讨论
全球范围内,动物减少对生态系统功能的影响日益显著,本研究聚焦于新热带稀树草原生态系统的种子传播网络,揭示了食果动物物种和丰度下降均会导致功能稳健性损失大于结构稳健性损失。这一结果凸显了大型食果动物和泛化种在维持种子传播功能中的关键作用。研究表明,功能丧失可能先于物种灭绝发生,结构稳健性可能低估种子传播功能的损失。此外,种群丰度下降对稳健性的影响大于物种丰富度降低,提示在保护实践中,不仅要保护食果动物物种,还需维持其有效种群数量。
本研究为巴西塞拉多的种子传播保护提供了重要科学依据,强调了大型食果动物和泛化种的保护优先级,以及维持食果动物种群丰度的重要性。研究结果对于理解全球范围内动物减少对种子传播功能的影响具有重要参考价值,有助于指导生态保护策略的制定,以应对日益严峻的生物多样性危机。