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人类活动如城市化和农业扩张侵占了大量的陆地景观，从根本上改变了全球生态系统。如今，75%的陆地生态系统被人类活动显著改变，景观变化继续加速。人为干扰被认为是当前生物多样性危机的主要驱动因素之一，并且对生态系统的功能和物种灭绝也产生了前所未有的影响。自年以来，世界范围内的哺乳动物的地理分布区域至少缩减了30%（LaliberteandRipple，；Ceballosetal.，）。人类活动导致的哺乳动物分布区域的变化，不仅体现在原有分布区面积减少，还包括其适宜栖息地和偏好气候的改变（McGuireetal.，）。因此现存的哺乳动物可能生活在与人类大规模扩张之前完全不同的气候中。解析长时间尺度（如百年以上）内哺乳动物分布区的动态变化，能更好地评估人类活动对哺乳动物的影响，以及预测当前气候变化危机下的未来生态系统如何变化，并制定保护和应对计划。近日，在美国国家科学院院刊（PNAS）上发表了一项由美国与澳大利亚科研机构合作的研究（Pineda-Munozetal.，），该研究结合化石记录和现存数据，分析了公元前年至今美国本土6目共46种哺乳动物种群的气候生态位变化，并评估了人类活动对哺乳动物气候生态位变化的影响程度。研究人员将全新世至今分为5个时间间隔，分析了化石纪录和现生物种记录出现点的地理分布（图1A），根据不同时间段内记录出现点所在地的年均温和年均降水，计算得到的物种出现点的生态位变化（图1B）。

图1(A）不同的时间段内46种哺乳动物的出现点的分布.（B）哺乳动物的可利用生态位变化.（C）美国本土从公元前年到现在的年均温度和年均降水量变化

哺乳动物的实际气候生态位自全新世以来发生了变化

研究结果表明，在过去的年里，哺乳动物的气候生态位的改变与人类定居点的扩张同步。46种现代哺乳动物的平均气候生态位与末次冰期（33%）、早期农业时期（41%）和欧洲时期（39%）的重叠较低，而与工业革命时期重叠较高（64%）（图2B）。此外，从末次冰期到工业革命时期，相邻时间段的平均气候生态位重叠率低于工业革命时期与现在的重叠率（图2A），表明现存物种的气候偏好比过去任何时间段都更接近于它们在工业革命时期的气候偏好。大多数哺乳动物物种（74%）的实际生态位在欧洲殖民者到来后或工业革命开始时发生了重大转变，例如美洲野牛（Bisonbison）和美洲狮（Pumaconcolor）。这些结果表明，随着人类活动的增加，哺乳动物的实际气候生态位发生了相似的变化。

图2在不同时间段内46种（A和B）和31种（C和D，工业革命后气候生态位发生显著变化）哺乳动物生态位重叠度.A和C表示的是相邻时间段之间的重叠度，B和D表示的是每个时间段与现在之间的重叠度

土地利用对物种生态位变化的影响

研究人员通过估算物种在工业革命前后气候生态位重叠度在不同生境类型（城市、农田、草地、森林和山地）中的变化来表示该物种栖息地生态位的变化。结果表明，大型和小型哺乳动物对人类活动干扰的响应存在差异，即不同生态特征（体型和食性）的哺乳动物经历了不同的气候生态位变化。

与前工业革命时期相比，大型哺乳动物已经从人类活动频繁的环境（工业革命前曾是其适宜气候生态位）中消失并转移到更寒冷的高山气候地区（图3A），而小型哺乳动物则扩大了它们的气候适应范围（图3A,C）。

图3（A）31种哺乳动物在工业革命前后在5种不同生境中的生态位变化.正值表示该物种的气候生态位与栖息地生态位的重叠程度在工业革命后更高；反之，负值表示其重叠度在工业革命前更高.（B）5种不同的土地利用类型的哺乳动物气候生态位与年均温和年均降水之间的关系.（C）不同体重的46种哺乳动物在不同生境类型中生态位重叠差异

该研究通过化石数据与现存哺乳动物分布数据证明了自全新世以来，美国本土多数哺乳动物的气候生态位已经发生了改变，现存哺乳动物的分布并不能准确地反映物种偏好的气候范围。如果不能减缓哺乳动物正在经历的变化，随着人类干扰和气候变化的加剧，可能会进一步压缩大型物种的生存空间甚至造成物种灭绝，同时小型、广食性哺乳动物在不同生境的快速适应和扩散同样也需要引起注意。

参考文献

[1]LaliberteAS,RippleWJ..RangeContractionsofNorthAmericanCarnivoresandUngulates.BioScience,54(2):-.

[2]CeballosG,EhrlichPR,DirzoR..Biologicalannihilationviatheongoingsixthmassextinctionsignaledbyvertebratepopulationlossesanddeclines.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,(30):E.

[3]McGuireJL,LawlerJJ,McRaeBH,Nu?ezTA,TheobaldDM..Achievingclimateconnectivityinafragmentedlandscape.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,(26):

[4]Pineda-MunozS,WangY,LyonsSK,TothAB,McGuireJL..Mammalspeciesoccupydifferentclimatesfollowingtheexpansionofhumanimpacts.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,(2):e1922859.

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作者

杨锡福

编辑

赵吉东，焦秀洁

文章

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