整合分析丨什么决定了鸟类生态位宽度？

人类活动正在改变全球气候，现有研究普遍认为占据更广气候生态位的物种对气候变化的抵御能力更强。那么拥有哪些特征的物种能够占据更宽广的气候生态位呢？

理解为什么一些物种比另一些物种占据更宽广的气候生态位是一个基础但重要的生态学问题，同时能够为保护提供理论支持。大量研究侧重于回答气候变化下物种分布范围的改变（即后果），然而物种间差异响应的原因尚不清晰（即可能的进化驱动力）。为此，美国德克萨斯州大学的Rodrigues和Botero利用公民科学观鸟数据进行研究，结果以“The global determinants of climate niche breadth in birds”为题，于2025年4月发表在Nature Communications上。

文章关注了以下几个可能影响气候生态位宽度的重要指标：

1、活动能力【相关指标：迁徙Mig，手翼指数HWI】

① 活动能力增强有助于发现新栖息地和资源，有助于生态位扩张。

② 活动能力增强可能帮助谱系逃避偶发的恶劣环境，促进生态位专化。

2、行为灵活性【相关指标：食性宽度Diet，脑容量大小Brain】

① 行为或表型的灵活性有助于开发新的栖息地和资源，在机会出现时支持生态位扩张。例如广食性有助于拓展新栖息地，推动生态位扩张。

② 广食性也可能促进对特定地点的食源依赖，并支持气候生态位专化。

3、体型BS

① 随着体型增大，代谢需求增加，可能需要更大的生态位，促进生态位扩张。

② 较大的体型还可以减少捕食压力，提高竞争能力，有利于在现有栖息地的生存和新栖息地的定居，促进生态位专化。

4、谱系年龄Age

① 年轻谱系还在扩张-分化阶段，为探索发现和接触更多环境变化提供了更多机会，促进生态位扩张。

② 年老谱系则经历过扩张-分化，进入到专一化-收缩阶段，最终导致生态特化和/或更有限的地理分布，生态位专化。

5、环境【相关指标：气候生态位中心性Niche Centrality】

① 栖息地附近有更多不同气候类型的栖息地（即全球气候空间地图中生态位中心到边缘的最小距离）可增加生态位扩张的机会。

方法

作者使用eBird上的观测数据构建物种分布模型推断鸟类繁殖范围地图，保留较大数据量的物种，最终样本包括1471个物种，涵盖不同系统发育位置、地理和气候分布的现存鸟类。使用当地温度和降水的平均值、变异性和可预测性来表征鸟类气候生态位的广度。使用系统发育路径分析检验上述指标之间的直接与间接关系。

图1提取物种气候生态位的方法流程

a 物种地理分布 → 降维得到2个主要指示气候模式的指标 b 和 c（b“温度严酷性”-蓝色表示较冷、变化较大、不可预测的温度；c“干旱严酷性”-大地色表示降水较少、变化较大且不可预测）→ d 全球不同气候类型的可利用性，深色表示特定气候类型往往出现在更大的物理空间区域（浅灰色表示全球都没有的气候类型）。通过核密度估计，得到a中两个物种在气候空间中出现的95%概率（又称“气候生态位”）。区域内的彩色点表示各自的气候生态位中心点，用于确定生态位 “中心性”。

结果

1：更容易进入新环境可以促进生态位的扩张

如图2，迁徙和生态位中心性与更宽广的生态位有关，但是生态位中心反过来会限制其上限，因为全球生态位中心的气候类型密度较低。

2：更大的体型和专性饮食有助于占据空间稀有的栖息地

体型、食性宽度以及可能的分化时间通过生态位中心性与生态位宽度间接关联。此时生态位中心性与生态位宽度的关系至少有两种解释：①在气候空间的较中心位置，生态位可能更宽，因为这些气候类型往往被较少的潜在竞争者占据，从而导致生态释放（注意，地球上生物多样性最强的栖息地往往不在中心）。②气候空间中较边缘的气候类型有利于较窄生态位的演化，因为它们覆盖了较大的地理区域，从而促进了生态位的专化。

图2系统发育路径分析

3：更广泛的食性可以通过促进对生境的忠诚度来实现气候生态位的专化

见图2中 “Diet” - “Niche Centrality” - “Niche Breadth” 连接路径，支持假说：广食性物种在同一栖息地的食物来源多样，从而增加了其忍受食物环境波动的能力，对该栖息地能够保持忠诚，间接促进气候生态位专化。

4：更大的脑与更强的飞行能力限制生态位宽度

脑的大小和飞行能力（手翼指数HWI）对生态位中心性和/或生态位广度有负面影响。这一发现有些出乎意料，因为人们普遍认为这些特征有助于利用更多样化的栖息地，因此有望促进更宽广的气候生态位。这可能是因为更大的脑有助于鸟类占据更极端、更季节性的环境，或有助于缓冲种间竞争，导致与食性类似的效应：有助于专性气候生态位的产生。不过脑大小也与许多其他因素直接相关，许多联系可能发挥重要作用。

图3增加脑大小后的系统发育路径分析结果（数据集变小，但与大样本结果基本一致）

结论

这项工作表明，鸟类气候生态位的演变是由一系列相互关联的因素组成的复杂网络所塑造的，其中部分关联模式可能会挑战现有的基于物种特征（如食性、脑大小等）与生态位宽度如何相联系的观点，这是因为种间互作也同样在其中起作用。

研究结果还强调了可用气候生态位空间的结构在塑造生态位宽度方面发挥的关键作用。大的地理分布并不总是导致更广泛的气候生态位，这意味着传统的风险因素，如种群规模和繁殖范围，有时会严重误判快速气候变化的脆弱性（特别是在北极物种中）。

译者信息

林曦，AEE硕士毕业生、即将赴加拿大读博

比起收集鸟种更喜欢观察行为的“假”观鸟人，对每种生物都感到神奇。

研究方向：行为生态学、宏进化生态学

编辑：邓以琳

审核：赵媛媛 吴越 潘达