《Scientific Reports》:Trends and weather events in long-term densities of an insular lizard
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本研究针对传统认为蜥蜴种群异常稳定的假说,通过对梅诺卡岛17个利尔福德壁蜥(Podarcis lilfordi)种群近40年的监测,采用N-mixture模型估算密度,结合EGSS/OUSS状态空间模型和贝叶斯分析,首次系统揭示:大多数种群保持稳定,仅5个呈显著正增长,1个因山羊引入而衰退;天气事件影响存在种群特异性,风暴在Addaia Gran和Aire岛通过海洋补贴效应促进种群增长,而在暴露的Bledas岛则三要素(风暴、阴天、强风)均显负面效应。这项工作为岛屿物种保护提供了气候扰动下的动态管理新视角。
在生态学领域,蜥蜴种群长期被视为自然界的"稳定器"。早在20世纪80年代,著名生态学家Schoener就提出蜥蜴种群可能比大多数脊椎动物和节肢动物种群更加稳定。这一假说影响了学界数十年,但真相究竟如何?由于缺乏长期系统的监测数据,这个问题始终悬而未解。更令人担忧的是,在气候变化加剧的今天,极端天气事件频发,这些事件会对蜥蜴种群产生怎样的影响?是毁灭性的打击,还是意外的机遇?
为了解开这些谜团,Ana Pérez-Cembranos和Valentín Pérez-Mellado教授团队开展了长达近40年的追踪研究。他们聚焦于地中海西部巴利阿里群岛中的梅诺卡岛周边17个岛屿上的利尔福德壁蜥(Podarcis lilfordi)种群。这种中型蜥蜴有着独特的进化历史:在约2000年前,由于罗马人引入陆地捕食者,该物种在马略卡岛和梅诺卡主岛灭绝,如今仅幸存于周边小岛上。
研究人员采用线样带法进行种群数量调查,使用N-mixture模型估算密度,并运用三种不同的时间序列分析方法(EGSS模型、OUSS模型和贝叶斯突变检测算法BEAST)来评估种群趋势和密度依赖性。同时,他们从西班牙国家气象局(AEMET)获取了1982-2024年间的天气事件数据,包括年风暴天数、全年阴天数和强风(风速>55公里/小时)天数,通过多元回归模型分析这些天气事件与蜥蜴年丰度的关系。
主要研究方法
研究团队在1982-2024年期间,每年春季和夏季采用带宽2米的线样带法对梅诺卡岛周边17个岛屿的蜥蜴种群进行监测。密度估算使用基于半正态检测函数的"distsamp"拟合函数。时间序列分析采用Mann-Kendall趋势检验、EGSS(指数增长状态空间)和OUSS(Ornstein-Uhlenbeck状态空间)模型,以及贝叶斯突变检测算法(BEAST)。天气事件数据来自梅诺卡机场气象站,包括风暴、阴天和强风天数,通过多元回归分析其与蜥蜴丰度的关系。
种群密度与长期趋势
研究发现,不同岛屿的蜥蜴密度差异显著,最小岛屿如Ses Aguiles(0.25公顷)密度高达3785只/公顷,而最大岛屿Colom(51.14公顷)密度约为700只/公顷。这种密度与岛屿面积的负相关关系在地中海岛屿蜥蜴中常见,可能由于小岛屿上竞争压力和捕食风险较低。
时间序列分析显示,大多数种群保持稳定状态,但五个种群(Addaia Petita、En Carbó、Binicodrell Petit、Bledas和Rovells)呈现显著正增长趋势,仅Sanitja岛种群出现显著负增长。后者很可能是由于山羊引入导致的植被退化所致。密度依赖性检测仅在两种群(Addaia Petita和Binicodrell Gros)中发现,表明外部因素在多数种群调节中占主导地位。
天气事件的差异化影响
最引人注目的发现是天气事件对不同种群的影响存在显著差异。在暴露的Bledas岛,三种天气事件(风暴、阴天和强风)均显示出显著的负面效应。该岛位于梅诺卡岛北岸,受主导北风强烈影响,其陡峭的地形加剧了土壤侵蚀,限制了蜥蜴的活动和避难所可用性。
同样,在Mel小岛,年阴天数也对蜥蜴密度产生负面效应。这个位于Es Grau咸水泻湖内的小岛具有独特的地理位置,使其对天气变化特别敏感。
然而,最出乎意料的发现在Addaia Gran和Aire岛,风暴天数与蜥蜴密度呈显著正相关。这一反直觉的结果可以通过"资源脉冲"理论解释:风暴将海草和无脊椎动物冲上岸边,为蜥蜴提供了额外的食物资源。
风暴的正面效应机制
研究人员观察到,在Addaia Gran和Aire岛,冬季风暴将大量海神草(Posidonia oceanica)冲积成滩,这些海草滩迅速被等足类、甲虫、苍蝇等宏观无脊椎动物殖民,成为蜥蜴的重要食物来源。此外,风暴还将水母(Velella velella)等海洋生物冲上岸,蜥蜴会主动前往海岸捕食这些意外收获。
这种现象被称为"海洋补贴"效应,即跨生态系统的能量和营养流动。类似现象在巴哈马群岛的Anolis sagrei蜥蜴和加利福尼亚湾的Uta stansburiana蜥蜴中也有报道,表明这是岛屿生态系统中的一个普遍现象。
负面影响的脆弱性
相比之下,Bledas岛的情况展示了天气事件的负面影响。该岛暴露的地理位置和陡峭地形使其对天气扰动特别敏感。
研究意义与展望
这项研究首次系统评估了利尔福德壁蜥的真实种群状况、长期趋势及天气事件的影响。研究结果表明,天气事件的影响高度依赖于每个种群的具体生态条件,包括蜥蜴自身丰度、岛屿面积、地理位置和暴露程度。
更重要的是,研究揭示了中等强度天气扰动可能通过资源脉冲效应对某些种群产生正面影响,这一发现对保护生物学有重要启示:不是所有的天气扰动都是有害的,关键在于理解种群如何响应和适应这些变化。利尔福德壁蜥表现出的摄食可塑性行为(如利用海草滩和海岸资源)可能是其应对气候变化的适应性策略。
未来研究应着重于阐明风暴影响蜥蜴种群的具体机制,包括其对觅食行为、栖息地利用和种群统计参数的影响。在气候变化导致极端天气事件增加的背景下,这项工作为岛屿物种保护提供了重要的科学基础,强调需要针对每个种群的特殊性制定差异化的保护策略。
该研究发表于《Scientific Reports》期刊,不仅验证了蜥蜴种群总体稳定的经典假说,更揭示了天气事件影响的复杂性,为理解生物种群对气候变化的响应机制提供了新的视角。