中大新聞網訊（通訊員馬亮）全球荒漠生態系統承載了眾多的特有物種。由于暖區荒漠的高溫干旱環境，分布于其中的物種在當前氣候條件下常處于臨近生理極限的狀態。根據氣候模型的預測，在未來全球氣候變暖的情形下，荒漠生態系統將經歷尤其嚴重的升溫，這將對暖區荒漠物種的生存構成巨大威脅。由于鳥類多為日行性，且通過使用洞穴等方式快速躲避極端高溫的能力有限，更容易暴露在荒漠生態系統的極端氣候之下。針對北美莫哈維荒漠的研究表明，過去一個世紀的氣候變化已經造成了當地鳥類群落的崩潰。因此，了解氣候變化將如何影響全球荒漠鳥類的生存，并利用這些信息找到未來最有可能庇護荒漠鳥類的地區，對于生物多樣性保護非常重要。
為了實現這一目標，中山大學生態學院馬亮副教授在美國普林斯頓大學David Wilcove 研究組開展博士后研究期間，組織起一個跨越五個大洲的團隊開展合作研究。其中包括來自美國的保護生物學家David Wilcove教授、Christopher Crawford博士和Rebecca Senior博士，來自中國科學院動物研究所的宓春榮博士、來自南非的鳥類生理學家Andrew McKechnie教授和Shannon Conradie博士，來自英國的微氣候模型專家Ilya Mclean教授和Alexandra Gardner博士以及來自澳大利亞的機理模型專家Michael Kearney教授。該研究論文于2023年1月13日在Nature Communications在線發表，馬亮副教授為論文的獨立第一作者和通訊作者。
圖1 正在通過快速喘氣釋放熱量的紋胸雀織鳥 (Plocepasser mahali; Shannon Conradie拍攝) 。
研究團隊根據荒漠鳥類的形態、行為和生理性狀構建機理生態位模型，考慮鳥類面對升溫時尋找郁閉生境、體溫升高、呼吸頻率增加（圖1）等行為和生理響應，計算氣候變化下荒漠鳥類在最熱月份日均失水和急性脫水風險的變化。研究團隊還將生理模型的預測結果與荒漠鳥類的多樣性分布結合，在各區系的荒漠中尋找氣候避難所，即鳥類多樣性較高而氣候變化對鳥類影響較小的地區。從長遠來看，保護這些氣候避難所可能是幫助鳥類應對氣候變化的最佳選擇。
圖2 當全球平均氣溫相比工業化前升高2°C時，氣候變化對全球荒漠鳥類的影響。在小圖b、d和f中分別以平均氣溫(Tair;°C)，最熱月日均蒸發失水(TEWL;g/天)和急性脫水風險(ADR;%mass)來表示氣候變化的影響，“Δ”表示數值的變化，變化越大影響越大（暖色）。在小圖c, e和g中分別以平均氣溫(Tair;°C)，最熱月日均蒸發失水(TEWL;g/天)和急性脫水風險(ADR; %mass)的當前值（1986-2015）和未來值之間的重疊比例來表示氣候變化的影響，重疊越小影響越大（冷色）。小圖a展示了六個主要荒漠區系的位置。
結果表明，氣候變化對荒漠鳥類的生理影響在不同的荒漠間和荒漠內部都存在顯著的地理變異（圖2）。氣候避難所多位于臨近海洋的荒漠地區，且各區系荒漠中的氣候避難所被保護區覆蓋的比例均低于20%（圖3）。此外，研究還發現僅依據氣溫、輻射等氣候因子的變化和鳥類多樣性分布來預測氣候避難所將導致嚴重偏差，強調了在預測氣候變化影響時考慮物種自身的行為和生理響應的重要性。這項研究創新性地將氣候變化對鳥類造成的生理影響和鳥類多樣性分布結合，選定氣候避難所，為精確化地開展氣候變化背景下的生物多樣性保護提供了行動方案。
圖3 當全球平均氣溫相比工業化前升高2°C時，荒漠鳥類的氣候避難所及其保護現狀。小圖a展示的氣候避難所是每個荒漠區系內氣候變化對鳥類影響處于最低25%且鳥類多樣性處于最高25%的地區。小圖b展示的氣候避難所在每個荒漠區系中均占總面積的5%，根據氣候變化影響和鳥類多樣性選取避難所時采用的統一百分位閾值則根據這一要求在荒漠區系間浮動。小圖c展示了統一百分位閾值與每個荒漠區系中被選定為避難所的區域面積百分比之間的關系。小圖d展示了百分位閾值與每個荒漠區系中被選定為避難所的區域被保護區覆蓋的比例之間的關系。
