中国特有两栖动物灭绝债务的预测建模

Even though habitat destruction can lead to imminent loss of species (e.g., endemic plants), in many cases, species extinction does not take place immediately. Many species (especially for animals) require time to go to ultimate extinction, and the length of extinction time is related to population size, trophic position and other factors. The time-lagged extinction phenomenon is termed as extinction debt in ecology. Based on this definition, extinction debt contains two components: the number of extinct species (i.e., extinction magnitude) and the required time for fulfilling the extinction (i.e., relaxation time). The present project utilizes the highly diverse endemic amphibians of China as a test model for studying crossing-scale extinction debt patterns. To be specific, by applying and comparing different statistical models (including but not limited to ecological niche model, dynamic island biogeography model, metapopulation model and neutral theory-based model), and combining distributional information of species and broad-spatial environmental data, the project will predict the magnitude and relaxation time of extinction debts of endemic taxa under environmental change. Moreover, the project will integrate landscape-level field study closely by conducting biodiversity survey and functional-trait measure of endemic amphibians across different habitat patches in biodiversity hotspots of southern China, for the purpose of supplementing, cross-validating and improving the broad-scale predictions derived from statistical models.

生境破坏虽然可能造成物种的瞬间灭绝（比如特有植物），但是在很多时候，物种灭绝不一定是瞬间发生并瞬间结束的事情。许多物种（特别是动物）从濒危走向彻底灭绝需要一定时间完成，时间长短跟物种的数量大小与食性层次等因素有关。一个生态群落中带有时间滞后效应的物种灭绝现象在生态学上被称为灭绝债务。根据此定义，其包含两方面的含义：物种灭绝的数量（也称为灭绝债务量）与完成灭绝所需的时间（也称为弛豫时间）。本研究以丰富的中国特有两栖动物来研究多尺度的灭绝债务式样。具体来说，利用并比较多种生态统计模型（包括且不局限于生态位模型、动态岛屿生物地理学模型、集合种群模型与中性生物多样性模型），结合物种大尺度分布与气候环境数据，评估特有两栖动物在未来环境变化下的潜在灭绝债务量与弛豫时间。并在我国南方代表性两栖动物多样性热点地区开展野外生境斑块示范调查，补充功能性状数据，交叉对比、验证与改进大尺度的模型预测结果。

生境破坏虽然可能造成物种的瞬间灭绝，但是在很多时候，物种灭绝不一定是瞬间发生并瞬间结束的事情。每个物种从濒危走向彻底灭绝需要一定时间完成，时间长短跟物种本身的个体数量、所处食物网的营养级别与群落中有竞争关系的其他物种种数等因素有关。一个生态群落中带有时间滞后效应的物种灭绝现象在生态学上被称之为物种灭绝债务。在国家自然科学基金直接支持下，研究团队通过提出新统计方法，同时结合已有统计模型，系统研究了中国两栖动物的分布格局和灭绝债务的时空分布格局。具体来说，1）提出全新的气候债务的数学计算公式，对公式进行加性拆分以便识别债务高的类群与区域。在全球尺度工作显示，在未来气候变化下，全球与中国两栖动物灭绝债务不断加强。特别地，某些类群的债务量持续累计，比如在科级水平上，Pelodridadidae、Mantellidae、Limnodynastidae、Dicroglosidae、Bufonidae和Ptychadidae等科是气候债务的主要贡献者。就世界自然保护联盟濒危物种红色名录类别而言，无危物种反而有更高的债务水平。在空间尺度上，温带阔叶林和混交林、北方森林/泰加、温带针叶林和苔原等区域的两栖动物群落的债务急剧增加。分析表明，景观异质性是两栖动物空间气候债务的主要贡献因子。2）在国家尺度上，我们发现，不同栖息地的两栖动物的灭绝债务可能在1980年至2000年间已经部分还清，但在接下来一段时间内里，林地、草地和水中的灭绝债务不断累积，水中的灭绝债务更为明显。而在区域尺度上，西南山地的两栖动物灭绝债务也呈现尺度依赖性和生境独特性，草地与水域的债务量是最高的，而在空间分布上，成都平原有最高的两栖动物灭绝债务量。