土地利用动态对岛屿生态系统鸟类系统发育多样性的影响

《Journal of Biogeography》:The Effects of Land-Use Dynamics on Avian Phylogenetic Diversity Across Island Ecosystems

【字体: 时间:2026年07月12日 来源:Journal of Biogeography 3.5

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  目的:检验森林范围与近期森林覆盖变化是否与跨岛屿的鸟类系统发育多样性及群落水平进化价值相关联。地点:马来群岛中涵盖婆罗洲与华莱士区的七个岛屿。分类群:陆禽鸟类。方法:研究人员于2010至2022年采样了1410个位点,计算了系统发育多样性(PD)、平均系统发育

  
目的:检验森林范围与近期森林覆盖变化是否与跨岛屿的鸟类系统发育多样性及群落水平进化价值相关联。地点:马来群岛中涵盖婆罗洲与华莱士区的七个岛屿。分类群:陆禽鸟类。方法:研究人员于2010至2022年采样了1410个位点,计算了系统发育多样性(PD)、平均系统发育距离(MPD)、平均最近分类群距离(MNTD)及其标准化效应值(SES),以及群落水平的进化独特性与全球濒危程度(EDGE)指标。采用空间线性混合效应模型分析了响应变量与(i)平均森林比例(250米半径)及(ii)近期森林覆盖变化的关联。结果:观测到的PD随森林比例增加呈负向视觉趋势,而SES PD下降。MPD随森林比例仅呈微弱的正向视觉趋势,SES MPD无明显响应。尽管分箱视觉汇总中观测MNTD似乎增加,但在空间模型中观测MNTD与SES MNTD均显示与森林覆盖呈显著负相关,表明森林覆盖较高位点的最近邻系统发育聚类更强。近期森林丧失(2010–2022)对SES指标的影响普遍较弱且不一致。尽管PD随森林变化速率降低而下降,但群落水平EDGE在森林覆盖较大处更高,表明平均进化独特性与灭绝风险更高。主要结论:在该群岛系统中,森林量是系统发育结构及进化独特、高风险谱系留存的关键关联因子。相比之下,近期森林覆盖变化关联较弱且更具情境依赖性。保护完整森林对于维护岛屿鸟类群落进化遗产至关重要。
研究背景方面,岛屿生态系统因地理隔离常促进独立进化轨迹与特有现象,但其生物多样性受生境破坏、生物入侵等威胁尤为严重。当前研究表明,森林丧失与破碎化不仅减少生境可用性,还重塑群落组成,导致进化历史流失与群落同质化,尤其许多岛屿物种因种群小、生境质量下降面临更高灭绝风险。然而,既往研究多关注物种丰富度,对系统发育维度及进化独特性的分布格局及其与土地利用动态的关联在跨岛屿尺度上的理解尚显不足。因此,研究人员开展此项研究,旨在明确森林量与近期森林动态如何塑造马来群岛七个岛屿的鸟类系统发育多样性与进化独特性,以期为岛屿保护提供基于进化遗产的科学依据。该研究发表于《Journal of Biogeography》。
为开展研究,研究人员主要运用了以下关键技术方法:基于2010至2022年马来群岛七个岛屿(Borneo、Buru、Buton、Sangihe、Seram、Sulawesi、Talaud)共1410个鸟类调查点(源自Mitchell et al. 2018、2022,Maas et al. 2015,Winarni et al. 2024等数据集)的物种存在-缺失数据;采用Jetz et al. 2012全球鸟类系统发育树并进行分类学协调与修剪;利用热带森林监测(TMF)30米分辨率数据提取各点位250米半径内2010–2022年平均森林比例与线性变化斜率;计算系统发育多样性(PD)、平均系统发育距离(MPD)、平均最近分类群距离(MNTD)及其标准化效应值(SES),以及进化独特性(ED)与全球濒危(GE)整合的EDGE评分;应用含岛屿随机截距与指数空间相关结构的空间线性混合效应模型分析景观变量与系统发育及EDGE指标的关联,并使用Moran's I等诊断残差空间自相关。
研究结果部分,首先为3.1 Forest Proportion Influences Island Bird Community Phylogenetic Diversity。研究人员通过分箱视觉汇总与空间混合效应模型发现,观测PD随森林比例增加呈负向趋势但模型不显著,而SES PD显著负向关联森林覆盖;MPD无显著模型响应,SES MPD亦无显著响应;观测MNTD与SES MNTD均随森林覆盖显著增加负相关,表明森林较高位点的最近邻系统发育聚类更强,即环境过滤促使亲缘相近物种共存。
其次为3.2 Forest Change Influences Bird Phylogenetic Diversity。研究人员分析显示,PD随森林变化速率降低(即森林丧失更少)显著下降,但SES PD无显著响应;MPD、MNTD及其SES指标均未显示与森林变化的显著模型关联,表明近期森林丧失未一致改变除原始PD外的系统发育结构,其影响弱于森林覆盖量。
再次为3.3 Forest Dynamics Shape the Phylogenetic Uniqueness of Island Bird Communities,其下分3.3.1 Forest Proportion与3.3.2 Forest Proportion Change。在森林比例方面,研究人员发现群落水平EDGE评分随森林覆盖显著增加,平均IUCN等级与种群下降趋势评分亦显著正向关联森林覆盖,表明高森林区聚集更进化独特且濒危的谱系;物种丰富度对数在分箱中呈中低森林覆盖峰值,但模型仅检出微弱正相关且解释度极低。在森林比例变化方面,视觉上EDGE、IUCN、种群趋势在森林丧失较慢处较高,但所有空间模型均无统计显著性,表明近期森林动态变化对EDGE等群落保护指标的一致影响较弱。
讨论部分总结,研究人员指出在群岛尺度上,森林范围是塑造鸟类群落组成的关键环境过滤器,完整长期森林倾向于支持森林特化种主导的集合,留存更高进化独特与受胁谱系。PD与SES PD、SES MNTD随森林覆盖增加下降反映高密度森林生境的环境过滤导致系统发育聚类,而非谱系广度提升;EDGE评分随森林覆盖上升印证森林连续性对不可替代进化历史的维持作用。相较之下,近期森林变化的关联较弱且具情境依赖性,生境量而非近期变化是该系统的主要生态信号。结论部分译为:在该群岛系统中,森林量是系统发育结构及进化独特、高风险谱系留存的关键关联因子。相比之下,近期森林覆盖变化关联较弱且更具情境依赖性。保护完整森林对于维护岛屿鸟类群落进化遗产至关重要。
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