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研究揭示大尺度气候对动物种群动态具有广泛影响

2022-08-18 动物研究所
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  随着气候变化和人类活动加剧,人类社会面临生态危机和挑战,如物种灭绝、资源枯竭、有害生物暴发、动物疫病流行等。探索大尺度气候对动物种群时空动态的影响,对于应对和缓解气候变化的生态影响与后果至关重要。

  以往关于气候变化对动物种群影响的研究多局限于小尺度、局地性气候(如温度、降水等)的作用,未能较好地解释许多动物大范围、同步发生的现象。1924年,有研究提出某种大尺度气候(如太阳黑子、火山喷发)可能驱动北欧旅鼠和田鼠、北美雪兔和猞猁等种群的大范围周期波动,但这一大尺度气候假说未得到证实。

  20世纪90年代,新的大尺度气候因子如厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)、北大西洋涛动(NAO)被提出。ENSO是指赤道中东太平洋海温异常升高(反之为拉尼娜)现象,导致太平洋热带地区的大气环流和气候异常。NAO是指冰岛和亚速尔的气压差变化现象,影响北大西洋西风的方向及强度,导致北美、欧洲的气候异常。近30年来,厄尔尼诺、北大西洋涛动对动物种群动态影响的研究逐渐发展,而对不同地域/不同类群动物种群的影响是否存在差异、内在的生态学机制和过程等问题尚不清楚。

  中国科学院动物研究所研究员张知彬带领的科研合作团队,检索并整理大量文献,对561种动物的研究数据进行了数理统计和模型分析,明确了ENSO、NAO对动物种群影响具有广泛性,涉及鸟、兽、两爬和昆虫等类群,且遍布全球各大洲(图1)。

  在类群上,在ENSO正时相(厄尔尼诺期),更多兽类和昆虫种群有上升趋势,更多鸟类种群在NAO正时相有增多趋势。在作用强度上,厄尔尼诺正时相对昆虫的影响显著,而NAO正、负时相分别对兽类、昆虫的影响显著(图2)。有81种动物种群与ENSO或NAO存在兼具正负作用的非单调关系。在地域上,ENSO对动物种群的影响覆盖了传统气候理论认为的地理区域(太平洋热带地区),但研究发现ENSO对动物的影响超出其核心范围,可远至北大西洋及欧洲地区。NAO对动物种群的影响局限在北美和西欧,与气候理论认为的区域相符。

  与小尺度气候假说不同,大尺度气候假说中的ENSO、NAO通过影响大气环流、洋流来改变局地小气候,进而通过食物资源、栖息地、种内和种间相互作用等直接、间接作用来影响动物种群(图3)。未来大尺度气候生态学研究应侧重上行级联效应(bottom-up chain effects)、生态缓冲效应(ecological buffers)、波动同步效应(synchronizers of cycles)、非单调效应(non-monotonic effects)等。生态缓冲效应、非单调效应可能影响气候变化的时空同步性。另外,ENSO、NAO的信号早于小尺度气候及动物种群变化,故可作为有害生物控制、濒危动物保护、资源动物管理的早期预警信号,但这方面机制性的研究仍待推进。

  相关研究成果以Broad-scale climate variation drives the dynamics of animal populations: a global multi-taxa analysis为题,发表Biological Reviews上。美国加利福尼亚大学、法国斯特拉斯堡大学、美国斯坦福大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学、挪威奥斯陆大学的科研人员参与研究。研究工作得到国家自然科学基金重大项目、“一带一路”国际科学组织联盟(ANSO)项目、中科院战略性先导科技专项、国际动物学会等的支持。

  论文链接 

图1.ENSO、NAO影响兽类、鸟类、昆虫及两爬类种群动态的地理范围。(Wan et al. 2022,Biological Reviews

图2.ENSO、NAO影响兽类、鸟类及昆虫种群动态的强度。(Wan et al. 2022,Biological Reviews

图3.大尺度气候通过局地小气候影响动物种群的作用路径(A)及相关机制(B)。(Wan et al. 2022,Biological Reviews

打印 责任编辑:侯茜

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