浙大丁平团队发现森林边缘缓冲了生境减小对传粉网络的负面影响

2023年1月31日，浙江大学生命科学学院丁平团队在森林生境对传粉网络影响研究中取得重要进展，研究结果以“Forest edges increase pollinator network robustness to extinction with declining area”为题发表于著名学术期刊Nature Ecology & Evolution杂志上。该研究发现在片段化的森林系统中，森林边缘的存在并未加剧生境丧失对传粉网络的负面影响，而是缓冲了生境面积减小产生的负面影响。

世界范围内昆虫传粉者的减少受到广泛关注。目前普遍认为生境片段化和生态系统衰退加剧了由于生境丧失而导致的昆虫传粉者减少。然而在森林生态系统中，我们观察到开放且光照充足的森林边缘比封闭且缺乏光照的森林内部能够支持更多花资源和传粉者的存在，使得边缘效应的影响可以是正向的。

这与森林生态系统中的观察结果不符，其主要原因是大多数关于生境片段化对植物-传粉网络影响的研究都集中在较为开放的环境中，如草地、农田或乔木层盖度较低的森林，使得这些生境边缘产生的影响是负向的或中性的。

在千岛湖次生林片段化陆桥岛系统中（图1），我们在3年内共记录了41个岛屿边缘和内部约20,000对植物-传粉者互作。

▲图1 | 研究地点。a, 浙江省千岛湖的41个研究岛屿和16个大陆采样点; b, 研究地的地形，大坝建成后由于湖水淹没形成了复杂多样的岛屿形状。

结构方程模型的结果表明，生境边缘增加了植物-传粉网络对灭绝的鲁棒性，而不是加剧森林面积丧失对网络结构的不利影响，从而有效降低植物-传粉网络崩溃的风险（图2）。

▲图2 | 结构方程最优模型结果。结构方程模型揭示了生境片段化对植物-传粉者群落和网络结构的直接和间接影响。

植物丰富度和花资源在边缘和内部都随森林面积的减少而下降，而森林边缘保持着比森林内部高约10倍左右的花资源、传粉者的丰富度和多度（图3）。与岛屿内部网络相比，岛屿边缘网络包含更多高度特化的物种（图4）。

▲图3 | 结构方程模型中群落和网络结构受岛屿面积和邻近边缘影响的偏回归分析结果。

▲图4 | 大陆和岛屿的网络棋盘图。

人为影响导致的边缘效应通常被认为会加剧森林面积减小对传粉者的影响，但本研究表明，森林边缘不仅减弱了对斑块面积减小的响应，而且完全扭转了这种负面效应。在连续的原生林中，自然的林窗动态会为喜光物种提供充足的空间和资源，阳光照射下的林窗支持高多样性的次生演替物种，从而获得更多的花资源。但是林窗在次生林中相对较少，因此在盖度较高的次生林中林窗动态的作用较小。

生境片段化会增加斑块的开放程度，森林边缘可能存在类似于自然林窗动态的作用，进而会对植物和传粉者产生积极而非消极的影响。在片段化的次生林中，本研究为森林边缘发挥积极作用提供了证据。

从保护生物学的角度来看，我们的发现对于中国和世界其它地区的大型再造林计划具有非常重要的参考价值，这些计划只使用一种或少数几种树种来大面积种植茂密的同龄林，如果这些再造林计划能够考虑边缘异质性和林窗动态，将使这些林区获得更大的效益。

需要强调的是，本研究并不是在倡导生境片段化对生物多样性的保护是有益的，而是在缺乏有效的恢复策略时，有意识地保护森林边缘可以有效地提高林窗结构的异质性和花资源的多样性，至少在森林恢复的早期几十年，森林边缘可能会在植物-传粉网络的恢复中发挥意想不到的有益作用。

浙江大学生命科学学院博士后任鹏为第一作者、丁平教授为通讯作者，西澳大学Raphael K. Didham教授（合作导师）和Mark V. Murphy博士、华东师范大学曾頔博士及斯幸峰教授为共同作者。本研究受到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、国家留学基金委员会、上海市青年科技启明星计划和上海高校特聘教授(东方学者)等项目资助。