千岛湖陆桥岛屿动物身体大小的进化适应与分布及其对群落聚群的影响

The project will focused on the body size of spiders, beetles, birds and mammals and its effect on the community assembly on artificial land-bridge islands with short history of isolation in the Thousand Island Lake, a typical fragmented habitat. We will investigate the shift and variation of body size, test the ‘island rule’ in animals on land-bridge islands, then examine the forces and factors influence evolution of body size of a given species and its underlying mechanisms of evolutionary adaption for multiple groups on land-bridge islands. By revealing these mechanisms, the project will build the model of faunal body size against the island variables, and then test the relationships between body size and species coexistence, thus in turn evaluate the effects of the spatial patterns of body size distribution (BSD) on community assembly, and community stability. By identifying the key factors influencing BSD pattern in a community, we will also test the relationship between BSD and island variables to build the model of the BSD patterns against island variables. Based on the above findings, we will discuss the mechanisms underlying species adaption, coexistence, and biodiversity sustainability on land-bridge islands. The project will contribute not only important scientific developments into the theories of species evolution, island biogeography and biodiversity sustainability, but also conservation strategies on biodiversity management.

本项目以典型的片段化栖息地——千岛湖人工陆桥岛屿为研究平台，以蜘蛛、甲虫、鸟类和兽类等类群动物为对象，以动物的重要形态特征——身体大小为指标，研究小时间尺度隔离模型系统陆桥岛屿动物的进化适应，验证各类群动物在陆桥岛屿上的“岛屿规律”，研究动物身体大小进化适应产生的机制及其类群间差异，构建岛屿特征参数对动物身体大小影响模型，研究动物身体大小与物种共存之间的关系，探讨动物身体大小分布格局对群落聚群规律的影响及其与群落稳定性之间的关系，研究岛屿特征与身体大小分布之间的关系，构建岛屿特征参数对动物身体大小分布影响模型，进而探讨人工陆桥岛屿物种适应、物种共存与生物多样性维持机制。本项目研究不仅对于丰富岛屿物种进化理论、岛屿生物地理学理论与生物多样性维持机制理论具有重要科学价值，而且对于提供生物多样性保育策略的制定与实施的科学依据具有十分重要的意义。

该项目以千岛湖陆桥岛屿为平台，以甲虫、蟋蟀、蚂蚁、蜘蛛、鸟类和兽类等类群动物为对象，以动物重要形态特征-身体大小为指标，通过验证各类群物种的“岛屿规律”，分析各种选择压力、岛屿参数和物种扩散能力等因素与身体大小变化之间的关系，进而探究小时间隔离尺度下人工陆桥岛屿各类群物种身体大小快速适应的机制；分析陆桥岛屿各类群动物群落身体大小分布对群落构建的影响，进而从身体大小分布格局的角度探讨人工陆桥岛屿生物多样性的维持机制。研究结果显示：千岛湖社鼠、硕步甲和中华心步甲存在“岛屿规律”，小棺头蟋蟀和蜘蛛不存在“岛屿规律”；影响社鼠身体大小快速适应的最主要因素是捕食者，其次是竞争和食物资源；硕步甲的身体大小与岛屿面积和隔离度均呈现正相关，并与种内竞争程度成负相关关系；隔离度对中华心步甲身体大小的快速适应无显著影响；小棺头蟋蟀存在着两性间的异速生长现象。大型兽类在小岛屿或高隔离岛屿上更易丧失，大型兽类可通过营养级联效应改变小型兽类与植物之间的相互作用，并影响岛屿上动植物群落的稳定性。千岛湖鸟类群落构建的主要机制是生境过滤，其功能-谱系多样性随着岛屿面积的增加而增加，随着隔离度的增加而减小；非充分检测可使物种、功能和谱系多样性都被明显地低估；蚂蚁群落的功能和谱系多样性随着岛屿面积的增加而增加，但其谱系结构更为聚集，功能结构则更加发散。千岛湖蜘蛛的β多样性主要受物种替换组分的影响，岛屿面积、离大陆距离和蜘蛛不同扩散方式共同决定蜘蛛群落物种组成差异；地表蚂蚁群落物种丰富度主要受岛屿面积的影响，其β多样性主要受嵌套组分的影响；鸟类β多样性格局受季节和鸟类迁徙状态的影响；不同岛屿上夏季留鸟和冬季留鸟的群落组成与岛屿面积和生境多样性显著相关。上述研究成果对于丰富岛屿物种进化理论、岛屿生物地理学理论与生物多样性维持机制理论具有重要科学价值，并可为生物多样性保育策略的制定与实施的提供科学依据。