整合分析丨什么決定了鳥類生態位寬度？

人類活動正在改變全球氣候，現有研究普遍認為占據更廣氣候生態位的物種對氣候變化的抵御能力更強。那么擁有哪些特征的物種能夠占據更寬廣的氣候生態位呢？

理解為什么一些物種比另一些物種占據更寬廣的氣候生態位是一個基礎但重要的生態學問題，同時能夠為保護提供理論支持。大量研究側重于回答氣候變化下物種分布范圍的改變（即后果），然而物種間差異響應的原因尚不清晰（即可能的進化驅動力）。為此，美國德克薩斯州大學的Rodrigues和Botero利用公民科學觀鳥數據進行研究，結果以“The global determinants of climate niche breadth in birds”為題，于2025年4月發表在Nature Communications上。

文章關注了以下幾個可能影響氣候生態位寬度的重要指標：

1、活動能力【相關指標：遷徙Mig，手翼指數HWI】

① 活動能力增強有助于發現新棲息地和資源，有助于生態位擴張。

② 活動能力增強可能幫助譜系逃避偶發的惡劣環境，促進生態位專化。

2、行為靈活性【相關指標：食性寬度Diet，腦容量大小Brain】

① 行為或表型的靈活性有助于開發新的棲息地和資源，在機會出現時支持生態位擴張。例如廣食性有助于拓展新棲息地，推動生態位擴張。

② 廣食性也可能促進對特定地點的食源依賴，并支持氣候生態位專化。

3、體型BS

① 隨著體型增大，代謝需求增加，可能需要更大的生態位，促進生態位擴張。

② 較大的體型還可以減少捕食壓力，提高競爭能力，有利于在現有棲息地的生存和新棲息地的定居，促進生態位專化。

4、譜系年齡Age

① 年輕譜系還在擴張-分化階段，為探索發現和接觸更多環境變化提供了更多機會，促進生態位擴張。

② 年老譜系則經歷過擴張-分化，進入到專一化-收縮階段，最終導致生態特化和/或更有限的地理分布，生態位專化。

5、環境【相關指標：氣候生態位中心性Niche Centrality】

① 棲息地附近有更多不同氣候類型的棲息地（即全球氣候空間地圖中生態位中心到邊緣的最小距離）可增加生態位擴張的機會。

方法

作者使用eBird上的觀測數據構建物種分布模型推斷鳥類繁殖范圍地圖，保留較大數據量的物種，最終樣本包括1471個物種，涵蓋不同系統發育位置、地理和氣候分布的現存鳥類。使用當地溫度和降水的平均值、變異性和可預測性來表征鳥類氣候生態位的廣度。使用系統發育路徑分析檢驗上述指標之間的直接與間接關系。

圖1提取物種氣候生態位的方法流程

a 物種地理分布 → 降維得到2個主要指示氣候模式的指標 b 和 c（b“溫度嚴酷性”-藍色表示較冷、變化較大、不可預測的溫度；c“干旱嚴酷性”-大地色表示降水較少、變化較大且不可預測）→ d 全球不同氣候類型的可利用性，深色表示特定氣候類型往往出現在更大的物理空間區域（淺灰色表示全球都沒有的氣候類型）。通過核密度估計，得到a中兩個物種在氣候空間中出現的95%概率（又稱“氣候生態位”）。區域內的彩色點表示各自的氣候生態位中心點，用于確定生態位 “中心性”。

結果

1：更容易進入新環境可以促進生態位的擴張

如圖2，遷徙和生態位中心性與更寬廣的生態位有關，但是生態位中心反過來會限制其上限，因為全球生態位中心的氣候類型密度較低。

2：更大的體型和專性飲食有助于占據空間稀有的棲息地

體型、食性寬度以及可能的分化時間通過生態位中心性與生態位寬度間接關聯。此時生態位中心性與生態位寬度的關系至少有兩種解釋：①在氣候空間的較中心位置，生態位可能更寬，因為這些氣候類型往往被較少的潛在競爭者占據，從而導致生態釋放（注意，地球上生物多樣性最強的棲息地往往不在中心）。②氣候空間中較邊緣的氣候類型有利于較窄生態位的演化，因為它們覆蓋了較大的地理區域，從而促進了生態位的專化。

圖2系統發育路徑分析

3：更廣泛的食性可以通過促進對生境的忠誠度來實現氣候生態位的專化

見圖2中 “Diet” - “Niche Centrality” - “Niche Breadth” 連接路徑，支持假說：廣食性物種在同一棲息地的食物來源多樣，從而增加了其忍受食物環境波動的能力，對該棲息地能夠保持忠誠，間接促進氣候生態位專化。

4：更大的腦與更強的飛行能力限制生態位寬度

腦的大小和飛行能力（手翼指數HWI）對生態位中心性和/或生態位廣度有負面影響。這一發現有些出乎意料，因為人們普遍認為這些特征有助于利用更多樣化的棲息地，因此有望促進更寬廣的氣候生態位。這可能是因為更大的腦有助于鳥類占據更極端、更季節性的環境，或有助于緩沖種間競爭，導致與食性類似的效應：有助于專性氣候生態位的產生。不過腦大小也與許多其他因素直接相關，許多聯系可能發揮重要作用。

圖3增加腦大小后的系統發育路徑分析結果（數據集變小，但與大樣本結果基本一致）

結論

這項工作表明，鳥類氣候生態位的演變是由一系列相互關聯的因素組成的復雜網絡所塑造的，其中部分關聯模式可能會挑戰現有的基于物種特征（如食性、腦大小等）與生態位寬度如何相聯系的觀點，這是因為種間互作也同樣在其中起作用。

研究結果還強調了可用氣候生態位空間的結構在塑造生態位寬度方面發揮的關鍵作用。大的地理分布并不總是導致更廣泛的氣候生態位，這意味著傳統的風險因素，如種群規模和繁殖范圍，有時會嚴重誤判快速氣候變化的脆弱性（特別是在北極物種中）。

譯者信息

林曦，AEE碩士畢業生、即將赴加拿大讀博

比起收集鳥種更喜歡觀察行為的“假”觀鳥人，對每種生物都感到神奇。

研究方向：行為生態學、宏進化生態學

編輯：鄧以琳

審核：趙媛媛 吳越 潘達