成都生物所揭示峨眉山兩棲動物β多樣性的海拔梯度格局及構建機制
作者:汪曉意
時間:2022-08-16
理解物種組成在時空尺度上的變化(即β多樣性)及其形成機制是全球變化下生態學、生物地理學和保護生物學的重要議題。自國際著名生態學家Robert H. Whittaker于1960年首次提出β多樣性概念以來,全球范圍內不同生物類群的β多樣性格局及其維持機制受到了
愈來愈多的關注。為量化不同生態過程(物種周轉及物種的喪失或增加)對群落間物種組成差異的影響,西班牙生態學家Andrés Baselga于2010年將
β多樣性分解為物種周轉(turnover)和嵌套(nestedness)組分,并受到了廣泛認可與應用。隨著功能多樣性與系統發育多樣性研究的興起與發展,在物種
β多樣性的基礎上整合群落的系統發育和功能特征,綜合進化和生態角度解析多樣性形成機制(圖1),能更好地為生物多樣性研究與保護提供新的視角和思路。
山地系統擁有進化上獨特且極為豐富的生物多樣性。海拔梯度能在較小空間范圍內引起較大幅度的環境變化,是研究生物多樣性格局與形成機制的理想系統。峨眉山地處四川盆地向青藏高原過渡地帶,位于“華西雨屏”腹地;因豐厚的文化底蘊、獨特的地質歷史及豐富的自然資源,被列入世界自然文化雙遺產,素有“峨眉天下秀”的美譽。特殊的地理位置和氣候條件孕育了峨眉山豐富的生物多樣性,加之海拔梯度大(2600米),使峨眉山成為了研究β多樣性沿海拔梯度的分布格局與形成機制的天然實驗室。
為深入理解峨眉山兩棲動物多樣性及其構建機制,中國科學院成都生物研究所胡軍華研究員團隊基于詳實的野外群落調查,輔以文獻資料、標本館館藏記錄等,解析了峨眉山兩棲動物不同維度(物種、系統發育及功能)β多樣性及不同組分(周轉和嵌套)沿海拔梯度的分布格局,揭示了海拔和環境因子(溫度、降雨、太陽輻射和歸一化植被指數等)對β多樣性的影響,并利用零模型詮釋了群落β多樣性的構建機制。結果表明:1)除物種嵌套和功能周轉組分,不同維度
β多樣性及其不同組分沿海拔/環境距離呈現顯著的距離衰減效應(圖2);2)海拔、溫度季節性和年均降雨量是不同維度β多樣性海拔梯度格局形成的重要驅動因子;3)基于零模型模擬結果,環境過濾和競爭排斥可能共同驅動不同維度
β多樣性的海拔分布格局(圖3)。本研究強調了分解不同維度β多樣性組分在探討群落組成差異與構建機制中的重要性,闡明了
環境過濾和競爭排斥對亞熱帶山地系統兩棲動物共存的潛在影響:即使不能完全排除隨機過程對群落構建的影響,但隨著海拔升高,環境過濾和競爭排斥的主導地位會發生轉換。通過分解沿海拔梯度的不同維度β多樣性,本研究有助于深入理解山地系統兩棲動物多樣性的分布格局及群落構建機制。該研究成果近期以Multiple β-diversity patterns and the underlying mechanisms across amphibian communities along a subtropical elevational gradient為題發表于國際期刊Diversity and Distributions。博士生汪曉意為論文第一作者,胡軍華研究員為通訊作者。研究得到了國家自然科學基金、中科院“西部之光”等項目的資助。
圖1. 解析不同維度β多樣性及其組分的海拔梯度格局與構建機制的理論框架圖
圖2. β多樣性不同組分及其沿海拔和環境梯度的變化格局
圖3. β多樣性不同組分的標準化效應值沿海拔梯度的變化格局