中大新聞網(wǎng)訊（通訊員馬亮）全球荒漠生態(tài)系統(tǒng)承載了眾多的特有物種。由于暖區(qū)荒漠的高溫干旱環(huán)境，分布于其中的物種在當(dāng)前氣候條件下常處于臨近生理極限的狀態(tài)。根據(jù)氣候模型的預(yù)測(cè)，在未來(lái)全球氣候變暖的情形下，荒漠生態(tài)系統(tǒng)將經(jīng)歷尤其嚴(yán)重的升溫，這將對(duì)暖區(qū)荒漠物種的生存構(gòu)成巨大威脅。由于鳥(niǎo)類多為日行性，且通過(guò)使用洞穴等方式快速躲避極端高溫的能力有限，更容易暴露在荒漠生態(tài)系統(tǒng)的極端氣候之下。針對(duì)北美莫哈維荒漠的研究表明，過(guò)去一個(gè)世紀(jì)的氣候變化已經(jīng)造成了當(dāng)?shù)伉B(niǎo)類群落的崩潰。因此，了解氣候變化將如何影響全球荒漠鳥(niǎo)類的生存，并利用這些信息找到未來(lái)最有可能庇護(hù)荒漠鳥(niǎo)類的地區(qū)，對(duì)于生物多樣性保護(hù)非常重要。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院馬亮副教授在美國(guó)普林斯頓大學(xué)David Wilcove 研究組開(kāi)展博士后研究期間，組織起一個(gè)跨越五個(gè)大洲的團(tuán)隊(duì)開(kāi)展合作研究。其中包括來(lái)自美國(guó)的保護(hù)生物學(xué)家David Wilcove教授、Christopher Crawford博士和Rebecca Senior博士，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所的宓春榮博士、來(lái)自南非的鳥(niǎo)類生理學(xué)家Andrew McKechnie教授和Shannon Conradie博士，來(lái)自英國(guó)的微氣候模型專家Ilya Mclean教授和Alexandra Gardner博士以及來(lái)自澳大利亞的機(jī)理模型專家Michael Kearney教授。該研究論文于2023年1月13日在Nature Communications在線發(fā)表，馬亮副教授為論文的獨(dú)立第一作者和通訊作者。
圖1 正在通過(guò)快速喘氣釋放熱量的紋胸雀織鳥(niǎo) (Plocepasser mahali; Shannon Conradie拍攝) 。
研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)荒漠鳥(niǎo)類的形態(tài)、行為和生理性狀構(gòu)建機(jī)理生態(tài)位模型，考慮鳥(niǎo)類面對(duì)升溫時(shí)尋找郁閉生境、體溫升高、呼吸頻率增加（圖1）等行為和生理響應(yīng)，計(jì)算氣候變化下荒漠鳥(niǎo)類在最熱月份日均失水和急性脫水風(fēng)險(xiǎn)的變化。研究團(tuán)隊(duì)還將生理模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與荒漠鳥(niǎo)類的多樣性分布結(jié)合，在各區(qū)系的荒漠中尋找氣候避難所，即鳥(niǎo)類多樣性較高而氣候變化對(duì)鳥(niǎo)類影響較小的地區(qū)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，保護(hù)這些氣候避難所可能是幫助鳥(niǎo)類應(yīng)對(duì)氣候變化的最佳選擇。
圖2 當(dāng)全球平均氣溫相比工業(yè)化前升高2°C時(shí)，氣候變化對(duì)全球荒漠鳥(niǎo)類的影響。在小圖b、d和f中分別以平均氣溫(Tair;°C)，最熱月日均蒸發(fā)失水(TEWL;g/天)和急性脫水風(fēng)險(xiǎn)(ADR;%mass)來(lái)表示氣候變化的影響，“Δ”表示數(shù)值的變化，變化越大影響越大（暖色）。在小圖c, e和g中分別以平均氣溫(Tair;°C)，最熱月日均蒸發(fā)失水(TEWL;g/天)和急性脫水風(fēng)險(xiǎn)(ADR; %mass)的當(dāng)前值（1986-2015）和未來(lái)值之間的重疊比例來(lái)表示氣候變化的影響，重疊越小影響越大（冷色）。小圖a展示了六個(gè)主要荒漠區(qū)系的位置。
結(jié)果表明，氣候變化對(duì)荒漠鳥(niǎo)類的生理影響在不同的荒漠間和荒漠內(nèi)部都存在顯著的地理變異（圖2）。氣候避難所多位于臨近海洋的荒漠地區(qū)，且各區(qū)系荒漠中的氣候避難所被保護(hù)區(qū)覆蓋的比例均低于20%（圖3）。此外，研究還發(fā)現(xiàn)僅依據(jù)氣溫、輻射等氣候因子的變化和鳥(niǎo)類多樣性分布來(lái)預(yù)測(cè)氣候避難所將導(dǎo)致嚴(yán)重偏差，強(qiáng)調(diào)了在預(yù)測(cè)氣候變化影響時(shí)考慮物種自身的行為和生理響應(yīng)的重要性。這項(xiàng)研究創(chuàng)新性地將氣候變化對(duì)鳥(niǎo)類造成的生理影響和鳥(niǎo)類多樣性分布結(jié)合，選定氣候避難所，為精確化地開(kāi)展氣候變化背景下的生物多樣性保護(hù)提供了行動(dòng)方案。
圖3 當(dāng)全球平均氣溫相比工業(yè)化前升高2°C時(shí)，荒漠鳥(niǎo)類的氣候避難所及其保護(hù)現(xiàn)狀。小圖a展示的氣候避難所是每個(gè)荒漠區(qū)系內(nèi)氣候變化對(duì)鳥(niǎo)類影響處于最低25%且鳥(niǎo)類多樣性處于最高25%的地區(qū)。小圖b展示的氣候避難所在每個(gè)荒漠區(qū)系中均占總面積的5%，根據(jù)氣候變化影響和鳥(niǎo)類多樣性選取避難所時(shí)采用的統(tǒng)一百分位閾值則根據(jù)這一要求在荒漠區(qū)系間浮動(dòng)。小圖c展示了統(tǒng)一百分位閾值與每個(gè)荒漠區(qū)系中被選定為避難所的區(qū)域面積百分比之間的關(guān)系。小圖d展示了百分位閾值與每個(gè)荒漠區(qū)系中被選定為避難所的區(qū)域被保護(hù)區(qū)覆蓋的比例之間的關(guān)系。
