爆疯团队

张知彬研究组揭示人类活动干扰和气候变化加剧导致哺乳动物种群衰退及局地灭绝

  近现代以来,全球范围内的生物多样性快速下降,物种灭绝速度明显加快。人为干扰和气候变化被认为是引起生物多样性下降的主要原因,但定量研究依然很少,特别是难以区分人为或气候因素的作用,因为人为干扰和气候变化往往是高度相关的。为解决这个难题,需要收集长时期跨度的动物种群时空动态数据和建立研究种群衰退与灭绝的数学模型。

  我国拥有三千多年的历史文献记录,其中记载了大量自然灾害、生物灾害、珍奇异兽、人兽冲突等重要事件,为重建大尺度、长时期跨度的动物种群时空动态序列提供了难得的机遇,这对于研究全球变化对生物灾害的发生、动物分布区快速变化、动物种群衰退及其灭绝机制等具有十分重要学术价值。

  近日,在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表的一项研究中,爆疯团队和国家科学图书馆、东北林业大学、华东师范大学、加拿大阿尔伯塔大学和挪威奥斯陆大学的研究人员密切合作,重建了我国公元前905至公元2006年的11种(类)大中型哺乳动物种群时空动态数据,建立了数学模型,定量分析了人为干扰(农田覆盖率和人口密度)和气候变化(气温)对这些哺乳动物种群衰退和局地灭绝率的关系。

  研究结果表明,在过去的两千多年中,大型哺乳动物的种群下降显著早于并快于中型哺乳动物;自清朝以来,所有哺乳动物种群都呈现出急剧下降的趋势,大型哺乳动物(如大象、犀牛、大熊猫)下降更为明显。研究发现,哺乳动物的局地灭绝率与人类活动的干扰强度和极端温度(变冷或变暖)有关。在冷期,温度降低增加局地灭绝的概率;同样,在暖期(尤其当代),温度上升也增加局地灭绝概率,说明气候变化对种群灭绝率的效应具有非单调性作用。气候变化和人为干扰对部分物种、类群存在交互作用,表明人类活动引起的栖息地破碎化在气候变化的背景下可能会加速哺乳动物的局地灭绝概率,这是因为气候变暖驱动下,栖息地破碎化阻碍它们难以向温度较低的高纬度或高海拔地区迁移。该研究为定量评估人为干扰和气候变化对动物种群下降和局地灭绝率的影响提供了一个模型工具,并为全球变化下的动物种群衰退和灭绝机制提供了新的见解和视角。

  该研究可为应对当前全球变化加剧下的生物多样性监测和保护提供借鉴和参考。为了更好地保护生物多样性,避免动物种群的衰退和灭绝,首先需要进一步减少人为活动对动物及其栖息地的影响。其次,有必要扩大现有的保护地面积,并建立沿纬度和海拔方向的野生动物走廊,以连接各个孤立的栖息地及保护区,消除动物迁移障碍,有利于其适应快速气候变化所带来的分布区的退缩或扩张。

  该研究主要得到了科技部重点研发(2017YFA0603304)、中科院先导项目 (XDB31000000)等基金或项目的支持。

图1. 我国公元前905年到2006年11种大中型哺乳动物种群衰退和生存率变化(存活网格比例)。

图2:11种哺乳动物对人为干扰和气候变化的响应。局地灭绝概率与平均人口密度(A:现代之前;B:现代)和标准化平均夏季温度(C:现代之前; D:现代)的关系。

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