張知彬研究組揭示人類活動幹擾和氣候變化加劇導致哺乳動物種群衰退及局地滅絕

  近現代以來,全球範圍內的生物多樣性快速下降,物種滅絕速度明顯加快。人爲幹擾和氣候變化被認爲是引起生物多樣性下降的主要原因,但定量研究依然很少,特別是難以區分人爲或氣候因素的作用,因爲人爲幹擾和氣候變化往往是高度相關的。爲解決這個難題,需要收集長時期跨度的動物種群時空動態數據和建立研究種群衰退與滅絕的數學模型。

  我國擁有三千多年的曆史文獻記錄,其中記載了大量自然災害、生物災害、珍奇異獸、人獸沖突等重要事件,爲重建大尺度、長時期跨度的動物種群時空動態序列提供了難得的機遇,這對于研究全球變化對生物災害的發生、動物分布區快速變化、動物種群衰退及其滅絕機制等具有十分重要學術價值。

  近日,在美國國家科學院院刊(PNAS)上发表的一项研究中,环宇娱乐和国家科学图书馆、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。

  研究結果表明,在過去的兩千多年中,大型哺乳動物的種群下降顯著早于並快于中型哺乳動物;自清朝以來,所有哺乳動物種群都呈現出急劇下降的趨勢,大型哺乳動物(如大象、犀牛、大熊貓)下降更爲明顯。研究發現,哺乳動物的局地滅絕率與人類活動的幹擾強度和極端溫度(變冷或變暖)有關。在冷期,溫度降低增加局地滅絕的概率;同樣,在暖期(尤其當代),溫度上升也增加局地滅絕概率,說明氣候變化對種群滅絕率的效應具有非單調性作用。氣候變化和人爲幹擾對部分物種、類群存在交互作用,表明人類活動引起的棲息地破碎化在氣候變化的背景下可能會加速哺乳動物的局地滅絕概率,這是因爲氣候變暖驅動下,棲息地破碎化阻礙它們難以向溫度較低的高緯度或高海拔地區遷移。該研究爲定量評估人爲幹擾和氣候變化對動物種群下降和局地滅絕率的影響提供了一個模型工具,並爲全球變化下的動物種群衰退和滅絕機制提供了新的見解和視角。

  該研究可爲應對當前全球變化加劇下的生物多樣性監測和保護提供借鑒和參考。爲了更好地保護生物多樣性,避免動物種群的衰退和滅絕,首先需要進一步減少人爲活動對動物及其棲息地的影響。其次,有必要擴大現有的保護地面積,並建立沿緯度和海拔方向的野生動物走廊,以連接各個孤立的棲息地及保護區,消除動物遷移障礙,有利于其適應快速氣候變化所帶來的分布區的退縮或擴張。

  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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