中心概况-中国科学院中-非联合研究中心

中-非中心研究团队揭示肯尼亚山鸟类垂直分布格局和形成机制

作者：来源：发布日期：2024-05-30

肯尼亚山(Mt. Kenya)位于非洲东部、肯尼亚中部，赤道横穿山体北坡基部，是肯尼亚最高、非洲大陆第二高山，最高峰海拔高达5199 m。从1600 m的低海拔区域到山体主峰，肯尼亚山具有近3600 m的巨大海拔高差，原生生境随海拔上升呈带状更迭分布，使得这里的生物多样性十分丰富，是国际生物多样性热点东非山地(Eastern Afromontane)的重要组成部分。肯尼亚山各生物类群的多样性和分布格局得到了较多的关注。

图1 肯尼亚山地理位置(虚线示东非大裂谷；底图源自Wikimedia Commons)

图2 肯尼亚山外貌。上图：从Laikipia高原远眺肯尼亚山(出处见水印)；下图：从西北坡Sirimon Gate附近远眺主峰群(高建云摄)。

自2013年中-非中心成立以来，中国科学院昆明动物研究所团队联合肯尼亚国家博物馆等肯方科研机构，对肯尼亚脊椎动物多样性与分布格局进行了考察和研究。2015年，中非双方研究人员对肯尼亚山进行了鸟类系统抽样调查，分别在东南迎风坡Chogoria坡1800 ~ 3600 m以及西北背风坡Sirimon坡2200 ~ 4000 m的海拔跨度上，各以200 m间隔分别设置了9个海拔带，并以不固定半径样点法对各个海拔带进行了30个左右的样点调查，最终调查获得了105种(该区域)繁殖鸟类沿海拔梯度的分布数据集。

近期，研究团队基于该数据集分别从物种、谱系和功能3个维度研究了肯尼亚山鸟类多样性的垂直梯度分布格局，运用零模型分析，检验了生态过程在鸟类群落构建中的潜在驱动作用，并运用偏最小二乘回归分析(PLSR)探究了生态机制对鸟类多样性分布格局的影响。

图3 肯尼亚山200m海拔梯度带划分方案及鸟类调查样点分布图。(a)：肯尼亚山位置；(b)：海拔带划分方案及样点分布图，不同颜色表示不同海拔带，黑色小十字符为调查样点；(c)：示调查样点间隔200m。底图源自StatPlanet、Protected Planet、NASA Earthdata和Google Earth。

结果显示，随着海拔升高，物种多样性(SR)、绝对谱系多样性(PDf)、绝对功能多样性(FDpg)以及谱系平均配对距离(Pmpd)、功能平均配对距离(Fmpd)等多样性指标在两个坡面或整体肯尼亚山尺度上均表现为偏低海拔的单峰格局或单调递减格局；谱系最近种间平均距离(Pmntd)在Chogoria坡面为递减格局、Sirimon坡面为递增格局，对于整体肯尼亚山为中海拔低谷格局；而功能最近种间平均距离(Fmntd)则主要表现为递增格局。

这表明鸟类多样性随着海拔升高而逐渐降低，同时，反映了低海拔区域的鸟类群落存在较高的功能冗余，而高海拔区域的群落具有更低的功能性状近似程度。

图4 鸟类物种多样性垂直梯度分布格局(阴影区域示95%置信区间，下同)

图5 丰富度类鸟类谱系多样性(PDf)和功能多样性(FDpg)及其标准化效应值(ses.PDf和ses.FDpg)垂直梯度分布格局

图6 离散度类鸟类谱系多样性(Pmpd、Pmntd)和功能多样性(Fmpd、Fmntd)垂直梯度分布格局

在与零模型群落进行对比分析后，发现群落谱系结构表现为从发散到聚集的转变，预示着低海拔区域的鸟类群落主要由种间竞争机制驱动构建，而高海拔区域则主要由环境过滤机制主导。然而，群落功能结构未表现出特定的(显著的)分布格局或仅表现为微弱的递增格局，拟合模型也基本位于随机群落的期望值以下，且低海拔区域的功能结构具有更聚集的趋势。

由此表明，基于群落功能结构的角度不能对群落构建机制清晰区分，鸟类群落的组装构建可能受到确定性过程、随机作用等多种机制的综合驱动。群落谱系和功能结构间结果的差异性暗示着演化和生态过程在肯尼亚山鸟类群落构建中的复杂作用。

图7鸟类群落谱系结构(ses.Pmpd、ses.Pmntd)和功能结构(ses.Fmpd、ses.Fmntd)垂直梯度分布格局

在PLSR分析中，发现归一化植被指数(NDVI)、植物物种丰富度(PSR)、增强植被指数(EVI)、气温年较差(TAR)、年均温(AMT)、潜在蒸散量(ET0)、中域效应(MDE)等解释因子与多样性指标多为正相关关系，有力支持了以往研究中普遍用于解释生物多样性沿垂直梯度分布格局的初级生产力、水热动态、气候稳定性等假说。

图8 解释因子对肯尼亚山丰富度类多样性垂直分布格局的影响(VIP大于1指示解释因子对多样性具有重要解释作用；红色表示正相关，蓝色表示负相关；下同)

图9 解释因子对肯尼亚山离散度类多样性垂直分布格局的影响

总体上，该研究拟合获得的肯尼亚山鸟类多样性分布格局符合当前全球山地系统所发现的生物多样性海拔梯度分布格局，验证了从不同维度指标探究生物多样性空间分布格局和形成机制研究的重要性和必要性；丰富了世界山地系统鸟类生物多样性垂直分布格局的研究，对寻求生物多样性的海拔分布格局和形成机制的一般理解具有一定贡献。

同时，该研究对于肯尼亚山鸟类多样性的保护具有指导意义，例如低海拔区域由于较高的多样性和功能冗余度，对于由于物种丧失引起的群落稳健性的维持具有重要意义，而高海拔区域则相反，气候变化、干扰加剧等因素导致的物种丧失可能导致这些物种或生态功能的永久消失。

上述研究得到了中国科学院中-非联合研究中心部署项目(SAJC202103)的支持。相关成果以“Patterns and mechanisms of bird community assembly along an Afrotropical elevational gradient in Kenya”为题在线发表于Global Ecology and Conservation。（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gecco.2024.e02997）

中国科学院昆明动物研究所博士研究生高建云为论文第一作者，杨晓君研究员为通讯作者。中国科学院昆明动物研究所岩道、吴飞以及肯尼亚国家博物馆Henry K. Ndithia、Titus Imboma、Alex S. Mutati、Onesmus KioKo、Patrick Gichuki和Esther N. Kioko为共同作者。

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