全球的植物-傳粉者群落都在遭受著物種滅絕的威脅，而且因?yàn)橹参锖蛡鞣壅咧g互相依存的關(guān)系，初始滅絕會(huì)造成更大范圍的共同滅絕。但是共同滅絕及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響在地理梯度上如何變化，受到何種因素影響，仍然有待研究。針對(duì)該問(wèn)題，我校生命科學(xué)學(xué)院儲(chǔ)誠(chéng)進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)提出“環(huán)境因素是通過(guò)植物-傳粉者網(wǎng)絡(luò)的模塊性結(jié)構(gòu)來(lái)影響該網(wǎng)絡(luò)遭受共同滅絕時(shí)的穩(wěn)健性”的假說(shuō)。其中，模塊性是一種在傳粉網(wǎng)絡(luò)普遍存在的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它指的是網(wǎng)絡(luò)中的物種會(huì)在多大程度上形成一個(gè)個(gè)內(nèi)在互作緊密的模塊（圖1）。對(duì)于上述假說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性定量化地進(jìn)行了驗(yàn)證，并揭示了傳粉網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)健性的地理分布規(guī)律及驅(qū)動(dòng)因子。
圖1 傳粉網(wǎng)絡(luò)模塊性示意圖。紅藍(lán)圓點(diǎn)分別代表傳粉動(dòng)物和開(kāi)花植物，灰色線條代表存在傳粉互作，灰色圓圈代表不同的模塊。
研究基于數(shù)據(jù)庫(kù)web of life, interaction web database以及文獻(xiàn)查找獲得了全球79個(gè)傳粉網(wǎng)絡(luò)（圖2），并搜集了網(wǎng)絡(luò)中傳粉者的功能群和譜系關(guān)系信息。通過(guò)模擬共同滅絕的方法，衡量了網(wǎng)絡(luò)中傳粉者的物種、功能群和譜系多樣性的穩(wěn)健性，進(jìn)而分析了穩(wěn)健性與網(wǎng)絡(luò)模塊性、緯度、島嶼性和氣候的關(guān)系。研究結(jié)果顯示，在專性植物先滅絕的情境下，傳粉者譜系多樣性的穩(wěn)健性在大陸上隨緯度升高而減弱，但在島嶼上隨緯度升高而增強(qiáng)（圖3）。形成該穩(wěn)健性的地理格局的機(jī)制是，實(shí)際蒸散量和降水季節(jié)性通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模塊性間接地影響了穩(wěn)健性，而且降水季節(jié)性在大陸上促進(jìn)模塊性，但在島嶼上卻會(huì)降低模塊性，由此解釋了穩(wěn)健性在大陸和島嶼環(huán)境下相反的緯度梯度（圖4）。
圖2 研究所用傳粉網(wǎng)絡(luò)分布圖。圓點(diǎn)的大小與顏色，分別代表模塊性和傳粉者譜系多樣性在專性植物先滅絕情境下的穩(wěn)健性。
圖3 不同多樣性類型和初始滅絕情形下，穩(wěn)健性與緯度在大陸（藍(lán)色）和島嶼（橙色）的關(guān)系。其中實(shí)線代表顯著關(guān)系（P<0 .05）。
圖4 結(jié)構(gòu)方程模型展示了從氣候因子、島嶼性（Insularity）和網(wǎng)絡(luò)大小（Size）如何直接或間接地影響傳粉者譜系多樣性的穩(wěn)健性。氣候因子包括實(shí)際蒸散量（AET）、降水季節(jié)性（PS）及降水季節(jié)性與島嶼性的相互作用項(xiàng)。
該研究結(jié)果表明，環(huán)境因素通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模塊性對(duì)穩(wěn)健性產(chǎn)生的間接影響是普遍存在的，驗(yàn)證了提出的假說(shuō)。由于這種間接影響，在專性植物易滅絕的情況下，傳粉者譜系多樣性在熱帶島嶼和寒帶大陸相較于其他區(qū)域更為脆弱。這對(duì)我們了解生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和實(shí)踐全球的生物多樣性保護(hù)，具有重要的指導(dǎo)意義。
研究結(jié)果以“Geographic variation in the robustness of pollination networks is mediated by modularity”為題發(fā)表于Global Ecology and Biogeography；生命科學(xué)學(xué)院2017級(jí)博士研究生劉翰倫為第一作者，儲(chǔ)誠(chéng)進(jìn)教授為通訊作者。此外，來(lái)自華東師范大學(xué)和瑞士蘇黎世大學(xué)的多位研究人員參與了該項(xiàng)工作。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委“杰青”項(xiàng)目（31925027）、國(guó)家留學(xué)基金委（201906380083）和中山大學(xué)張宏達(dá)科學(xué)研究基金的支持。
