千岛湖片段化生境中动植物互惠网络的研究

This project will examine the effects of habitat fragmentation on plant-animal mutualistic networks and its underlying mechanisms, and use pollinator insects, frugivore birds and seed plants as research taxa on the land-bridge islands and the nearby mainland sites in the Thousand Island Lake region, to construct the plant-pollinator insect network and the plant-frugivore bird network. This project will assess the structures of these two mutualistic networks on study islands and the mainland sites, and examine the effects of phylogenetic relationships of plants and animals on community assembly. This project will further assess the structures and beta-diversity patterns of pollination and seed-dispersal metanetworks, and evaluate the contribution of turnover and nestedness components to the overall beta diversity of the metanetworks on land-bridge islands of varying area and isolation. Finally, this project will analyze the variations of species composition in these two mutualistic networks and its effects on the network dynamics and stability, and test whether the pollination and seed-dispersal networks have similar responses to habitat fragmentation. The implementation of this project will help to reveal the mechanisms of species coexistence after dam construction, and will not only bolster the theories of animal ecology, island biogeography, community ecology and habitat fragmentation, but also provide valuable strategies for the conservation of biodiversity.

本项目将围绕“生境片段化对动植物互惠网络的影响及其形成机制”这一科学问题，以千岛湖人工陆桥岛屿及邻近大陆样地上的传粉昆虫、食果鸟类和种子植物为研究对象，构建传粉昆虫与植物的传粉网络和食果鸟类与植物的种子传播网络，比较分析岛屿和大陆样地上两种互惠网络的结构差异，以及动植物的谱系关系对群落构建的影响；分析岛屿上传粉集合网络和种子传播集合网络的结构特征和beta多样性，评估周转和嵌套过程的贡献程度及其与岛屿参数之间的关系；分析年际间两种互惠网络的物种组成变化，及其对互惠网络动态和稳定性的影响；检验传粉网络和种子传播网络对生境片段化的响应是否具有普遍性。该项目的实施，有助于揭示水库大坝建设后动植物种间关系和生物多样性的维持机制，不仅对丰富和发展动物生态学、岛屿生物地理学、群落生态学和生境片段化等相关生态学理论具有重要的科学意义，而且为生物多样性保护策略的制定提供重要的参考价值。

种间关系是生物多样性的重要组成部分。在自然界中，动植物之间发生复杂的种间关系。生境丧失和片段化被认为是导致生物多样性丧失和物种灭绝的最主要原因，因此在如今全球生境片段化日益加剧的大背景下，研究种间关系对变化环境的响应将有助于更为深入地揭示片段化生境中动物群落的构建机制，以及制定相应的生物多样性保护对策。本项目以浙江千岛湖人工陆桥岛屿为研究平台，以食果鸟类和传粉者（主要为传粉昆虫）及其发生关系的结果或开花植物为研究对象，开发了可以在岛屿系统中大范围、24小时不间断、同步调查食果种间关系的野外监测技术，为片段化岛屿生境中动植物种间关系多样性保护提供了新思路；基于树栖红外相机技术监测所得的高精度鸟类食果网络数据分析，发现较大岛屿具有更高的食果鸟类和结果植物的物种数，以及它们之间的互作多样性，表明保护大的森林斑块可以支持更多的食果互作和森林功能，这为片段化生境中生物多样性保护策略的制定提供参考；传粉网络的研究发现生境片段化改变了稳定种和稳定互作在网络中的位置，使其不同程度地偏离网络核心，从而降低传粉网络的嵌套性。通过分析岛屿内部与边缘的传粉网络结构，发现片段化的影响主要作用在岛屿边缘的传粉网络，对岛屿内部的网络结构影响不大，表明岛屿边缘对于片段化对植物-传粉网络造成的不利影响具有一定的缓冲作用；在前期研究的基础上，从局域尺度的千岛湖人工陆桥岛屿系统扩展到全球的海洋岛屿系统，综合生态过程和进化过程，从生物多样性的群落结构层面提出了岛屿生物群落结构理论框架，丰富了岛屿生物地理学的模型体系。上述研究成果发表于《Ecology Letters》、《Frontiers in Ecology and the Environment》、《Nature Ecology & Evolution》等国际重要期刊。