【科研动态】武正军教授团队与中国科学院动物研究所刘宣研究员团队联合揭示捕食偏好性在预测物种分布区变化中的重要作用

生态位保守性（NicheConservatism）一直是预测物种分布响应环境变化的基础性假说，其主要理论依据是物种在分布区变化过程中生态位是保守的（即趋于不变）。但基于气候等影响物种分布的基础性变量研究，特别是外来物种的入侵过程发现，物种的真实生态位通常会在新的分布区发生变化，这对以生态位保守性为基础理论依据的生态位模型（EcologicalNiche Model，也作物种分布模型，SpeciesDistributionModel）在预测本土物种追踪气候等环境变化的分布动态和发展外来物种早期入侵预警的实用性方面提出了挑战。长期以来，生物种间互作（如捕食关系）是反映物种真实生态位的重要组成部分，但由于杂食性等原因造成的捕食关系通常难以准确量化，种间互作在生态位动态和生态位模型构建过程中的作用一直缺少深入研究。然而，物种通常会对环境中各类食物具有一定偏好性，因而理论上可将被捕食物种划为喜食性和厌食性两类，喜食性物种较厌食性物种可能会增加物种的真实生态位保守性和物种分布区预测能力，这为我们探讨捕食关系在物种分布区变化时的生态位保守性和生态位模型构建创造了机遇。

主要历史分布区在东南亚和南亚，但近年来在我国正在经历快速北扩的大型热带水鸟——钳嘴鹳（Anastomusoscitans），因其如长嘴钳子一般的特殊喙形，主要以螺蚌类等软体动物为食，尤其偏爱以外来入侵物种福寿螺为代表的部分螺类，这为我们探讨捕食偏好性在物种分布区变化中的作用提供了难得的机会。理论预测，气候、水源等基础生态位因素在考虑食物因素特别是喜食性物种后，钳嘴鹳北扩过程的真实生态位将更加趋于保守，同时也可能会产生更加准确的潜在适生区预测。据此，武正军教授团队与中国科学院动物研究所刘宣研究员团队合作，通过野外调查和系统性资料收集，以钳嘴鹳及其136种捕食性螺类为研究对象，在气候、气候和喜食螺、气候和厌食螺、气候和水生栖息地、气候和喜食螺及栖息地等不同变量组合下，全面探索了钳嘴鹳北扩过程中的真实生态位保守性和分布区预测准确性（研究框架见图1）。

图1钳嘴鹳简笔及野外照片(来自崔瑞娜和洪艳华)（a），基于历史和现有记录的钳嘴鹳北扩路线示意图（b）和本研究中真实生态位动态量化和生态位建模流程图（c）。

研究结果支持了我们的理论预测：即当仅考虑气候变量时，我们确实观察到了钳嘴鹳在北扩过程中发生了真实气候生态位漂移。然而，当我们加入了福寿螺等钳嘴鹳喜食螺后，钳嘴鹳的生态位扩张占比降低50%以上，即真实生态位更加趋于保守（图2），同时我们也发现包含喜食螺的生态位模型也比仅考虑气候、厌食螺或栖息地变量时能够更加准确的预测钳嘴鹳的分布区（图3）。这些研究结果表明，纳入捕食互作因素尤其是物种捕食偏好性后，能有助于更加客观和准确的理解物种分布区变化时的生态位保守性，并在此基础上开展更加准确的潜在适生区预测。这提示我们，在当今全球变化背景下，捕食偏好性对发展更加准确的预测本土种分布区变化和外来种早期入侵风险具有重要作用，可有助于当地物种保护策略和外来入侵物种管控策略的发展。

图2不同预测变量组合下的钳嘴鹳生态位动态（a）仅气候；（b）气候+福寿螺；（c）气候+喜食螺；（d）气候+喜食螺和水生栖息地；（e）气候+非偏爱螺；（f）气候+水生栖息地。

图3生态位模型在不同变量组合情景下的预测性能，AUC（a）、TSS（b）和Boyce指数（c）。

该项研究成果近日以“Preferredprey reduce species realized niche shift and improve range expansionprediction”为题发表于国际学术期刊《Scienceof the TotalEnvironment》。我院与中科院动物所联合培养硕士研究生韩丽霞和北海道大学（现工作单位中科院南海海洋研究所）张志新博士为共同第一作者，中科院动物所刘宣研究员和我院武正军教授为共同通讯作者。本研究得到教育部珍稀濒危物种生态与环境保护重点实验室（广西师范大学）、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会和第三次新疆综合科学考察等项目支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722074721?via%3Dihub#bb0395