随着气候变化和人类活动的加剧,人类社会面临着物种灭绝、资源枯竭、有害生物爆炸、动物病流行等一系列生态危机和挑战。研究和阐明大规模气候对动物种群时空动态的影响,对于处理和缓解气候变化的生态影响和后果至关重要。

过去对气候变化对动物群的影响的研究大多局限于小规模、地方性气候(如温度、降水等)的作用,但无法很好地解释许多动物广泛同时发生的现象。1924年Elton提出,太阳黑子、火山喷发等大规模气候可能引发北欧旅鼠和田鼠、北美雪兔、猞猁等人口的大范围周期波动,但这种大规模气候假设尚未得到证实。

20世纪90年代,人们认识到了厄尔尼诺和南方海浪(ENSO)、北京大学西洋海浪(NAO)等新的大规模气候要素。ENSO是指赤道、中东和太平洋海温异常上升的现象(相反是拉尼娜),导致太平洋热带地区大气循环和气候异常的现象。NAO是冰岛和亚速尔的气压差变化现象,影响北京大学西方西风的方向和强度,导致北美、欧洲的气候异常。近30年来,厄尔尼诺、北京大学西方振动对动物群动态影响的研究越来越深入和积累,但其影响因地区、分类群而异吗?内在的生态机制和过程是什么?等很多问题仍然不清楚。

图1。ENSO、NAO影响兽类、鸟类和昆虫种群的动态强度

(Wan et al. 2022,从Biological Reviews开始)

由中国科学院动物研究所张志斌研究员领导的科研合作组检索整理了大量文献,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对动物群的影响是广泛的。其影响遍及鸟、兽、羊登山、昆虫等军类和全世界多个大陆。

在分类群中,在ENSO定时奖(厄尔尼诺期)中,更多的野兽和昆虫群呈上升趋势,更多的鸟类群在NAO定时中呈上升趋势。在作用强度上,厄尔尼诺时机对昆虫的影响较大,但NAO正、负矢分别对兽类和昆虫的影响很明显(图1)。81种动物群与ENSO或NAO具有阳音作用的非单调关系。

从地域上来说,ENSO对动物群的影响涵盖了传统气候理论认为的地理区域(太平洋热带地区),但这项研究表明,ENSO对动物的影响远远超出了核心范围,远超北京大学西方和欧洲地区。NAO对动物群的影响仅限于北美和西欧,与气候理论认为的地区一致。

图2大规模气候通过区域小气候影响动物群的作用途径(A)和相关机制(B)

(Wan et al. 2022,从Biological Reviews开始)

与小规模气候假设不同,大规模气候假设的ENSO、ENSO通过影响大气环流、洋流改变地区小气候,通过粮食资源、生境、物种内和物种间相互作用等直接和间接作用影响动物群(图2)。未来的大规模气候生态学研究包括上游梯级效应(bottom-up chain effects)、生态缓冲效应(ecological buffers)、波动同步效应此外,ENSO、NAO的信号比小规模气候和动物群变化要快,因此可以作为有害生物控制、濒危动物保护和资源动物管理的早期预警信号,但这方面的机制研究仍需加强。

该研究被称为2022年8月的《broad-scale climate variation drives the dynamics of animal populations : a global multi-taxa analysis》,中国科学院动物研究所农业虫鼠这项研究由国家自然科学基金重大项目(32090021)、"一带一路(中国正在推进的新丝绸之路战略)"国际科学组织联盟(ANSO)项目(ANSO-BCGC-KP-2020-08)和中科院牵头进行

资料来源:中国科学院动物研究所

相关推荐