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城市化对鸟类生态位动态和压力反应的影响

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2024-10-05 12:24

城市化对鸟类生态位动态和压力反应的影响

【摘要】： 在过去两个世纪,地球迈入人类世,地球上人为干扰所引起的生境变化日趋显著。城市中的环境变化常常导致多个类群的多样性降低,其中鸟类作为被熟知的类群已有大量的研究。生态位被定义为物种所处环境和占用的资源所形成的多维超体积空间,可分为基础生态位和实际生态位。城市的人工生境产生了许多新颖的生态位,生活在其中的物种的生态位特征可能也产生了巨大的变化。但是对于城市化如何影响鸟类生态位的动态,以及鸟类物种和个体如何应对不同水平的人类干扰还需要深入研究。为回答以上问题,本论文比较了从自然生境到城市生境雀形目鸟类的压力反应(呼吸率)、同位素生态位宽度、个体专化水平和形态差异。本研究在中国西南部进行,该区域正经历大规模的城市化进程,同时具有丰富的生物多样性。1.鸟类压力反应在生境间无差异,但受食性影响生命节奏假说预测城市化对动物的压力反应无显著影响。以往的许多对比城市和农村区域的鸟类种群呼吸率的研究对于这一假说有着不同的结果。呼吸率是雀形目鸟类在被捕捉的情况下所表现的一种急性压力反应。以往研究仅仅局限于在狭窄的区域的同一个物种。在第二章,通过对中国西南部的8个高度多样化且位于不同人为干扰水平的生境的雀形目群落中的鸟类的呼吸率的测量,比较了不同生境和食性分组中鸟类的呼吸率的差异。结果发现,呼吸率是一个重复率中等的性状,且受到体重和测量时间的影响:呼吸率与体重呈显著负相关而和测量时间呈显著正相关。种间呼吸率的差异也受到系统发育关系的影响。种间的呼吸率在自然生境、农村生境和城市生境之间均无显著差异。同时,种内分析也表明同一物种的农村和城市种群的呼吸率均无显著差异。因此,本研究支持生命节奏假说,这表明不同生境中鸟类均适应得较好。此外,植食性鸟类比杂食性鸟类展现出更高的呼吸率。表明压力反应的差异受到食性影响,可帮助解释为何人工生境中的食性专化的鸟类类群迅速下降。2.鸟类生态位从自然到人工生境呈生态位扩张趋势生态位重叠假说预测,由于农村和城市等人工生境中物种对资源的选择性低且物种间相似度高,因此从自然生境到人工生境生态位宽度和生态位重叠度均将增加；生态位机会假说认为,物种拓殖至新环境时一般倾向于占用空生态位或容易获得的生态位而不与其他生态位相似的物种进行竞争。从自然生境到人工生境,如果物种的生态位逐步增加,但生态位重叠度在不同群落之间无显著变化,则反映这一梯度下物种的生态位扩张。在第三章中,我们在中国西南部自然、农村和城市生境中的物种丰富度相似的8个多样化的雀形目群落中验证以上假说。通过对脚爪的稳定碳氮同位素测定,以量化生态位宽度和生态位重叠度。结果表明,自然生境到人工生境中物种的生态位宽度经历了明显的扩张,但是不同生境中鸟类的生态位重叠度未表现显著差异。此外,群落的物种丰富度和群落的生态位宽度呈显著负相关,同时也和物种的生态位重叠度呈显著负相关。因此,该结果表明人工生境中生存的泛化种使用空白生态位或者可获得的生态位,同时种间竞争是导致物种生态位扩张的主要原因。3.自然和人工生境中鸟类生态位宽度和个体专化间关系不一致生态位变异假说预测,物种生态位宽度和个体专化水平呈显著正相关。城市和农村生境等人工生境具有高度异质性,在人工生境中,个体专化可能将有利于增加鸟类适合度。同时,人工生境中的物种可能更加泛化且对资源的选择性低。因此城市中鸟类的生态位扩张是由于个体专化水平的增加或个体专化水平降低而个体生态位宽度增加仍然不清楚。在第四章中,通过对脚爪和羽毛等不同组织的稳定氮同位素的测定,从自然生境到人工生境的5种雀形目物种108个个体的生态位宽度和个体专化水平进行了量化。结果表明:首先,人工生境中的物种比在自然生境中的物种有更宽的生态位宽度,但是个体专化水平在生境之间无显著差异。其次,物种生态位宽度和个体专化水平的相关性较弱。然而,我们发现生态位宽度和个体专化水平的关系在生境间不一致。在人工生境中显著生态位宽度和个体专化水平水平呈显著正相关,而在自然生境中则相反,生态位宽度和个体专化水平呈负相关,但并不显著。自然生境中种群生态位宽度的增加是因为个体的泛化度增加,而在人工生境中种群生态位扩张是由于个体的专化程度的增加。因此,本章结果表明人为干扰引起的生境变化对个体专化水平起了重要的作用。4.城市物种为生态泛化种和形态专化种生态位变异假说预测生态位宽度越大的物种其形态变异也将增加；而Liem悖论预测生态泛化的物种其形态上反而更加专化。在人工生境中的物种具有更宽的生态位,然而,其形态差异比自然生境的物种将更大或更小还不清楚。在论文第五章,为检验以上假说,我们量化了中国西南部从自然到城市中的雀形目鸟类的同位素生态位和个体间形态差异。结果表明,相比于自然和农村生境,城市生境的物种具有更宽的生态位,但同时其形态差异最小。此外,生态位宽度和形态差异的相关性较弱。然而,仅在农村生境中,生态位宽度和形态变异呈显著正相关,而非自然生境和城市生境。因此,研究结果表明在城市中的物种为生态泛化种和形态专化种,且生境转化对于形态变异起着重要的作用。总之,本论文的结果表明不同生境中物种均较为适应,而生境转化极大地改变了物种的生态位特征。不同的生境间物种的生态位宽度、生态位重叠度、个体专化和形态差异表现出复杂模式。结果表明物种在人工生境中的生态位扩张可能和生境间的种内和种间竞争有关。而且,城市生境中鸟类为形态专化种,这可能可使得这些鸟类可以使用一些非最优的资源。更多的研究需要从群落水平比较同位素多样性、功能多样性和系统发育多样性间的关系；个体专化的主要机制；以及种间和种内竞争对生态位特征影响的实验证据等。

【学位授予单位】：中山大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018

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