生態(tài)群落中跨營養(yǎng)級(jí)互作網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究對(duì)于理解物種共存，協(xié)同進(jìn)化及生物多樣性保護(hù)具有重要意義。以往研究表明，互作網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不僅受物種相對(duì)多度，物候重疊和性狀匹配程度等因素影響，還表現(xiàn)出系統(tǒng)發(fā)育效應(yīng)，即系統(tǒng)發(fā)育距離相近的物種在網(wǎng)絡(luò)中具有相似的結(jié)構(gòu)特征。然而，同一生態(tài)系統(tǒng)中不同類型互作網(wǎng)絡(luò)(如種子散布與傳粉)以及不同營養(yǎng)級(jí)類群(如鳥類與植物)的系統(tǒng)發(fā)育效應(yīng)是否存在差異，尚缺乏系統(tǒng)研究。

中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡(jiǎn)稱“版納植物園”)群落構(gòu)建與物種共存研究組以云南哀牢山亞熱帶常綠闊葉林為研究對(duì)象，系統(tǒng)調(diào)查了鳥類-植物種子散布和傳粉互惠網(wǎng)絡(luò)。研究團(tuán)隊(duì)通過為期一年的野外觀測(cè)(2021年5月至2022年4月)，建立了全年和月度尺度的互作網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。研究重點(diǎn)分析了三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題：系統(tǒng)發(fā)育相近的物種是否具有相似的互作伙伴數(shù)量(即物種度);是否與分類和系統(tǒng)發(fā)育組成相似的伙伴(組)互作;以及系統(tǒng)發(fā)育專性物種是否也是互作專性物種。

研究發(fā)現(xiàn)，互作伙伴數(shù)量的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)在鳥類和植物中均較弱，表明互作伙伴數(shù)量更多受其他因素(如表型特征)驅(qū)動(dòng)。然而，在互作伙伴的物種組成及系統(tǒng)發(fā)育組成方面，系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)存在較大差異。其中，系統(tǒng)發(fā)育距離相近的鳥類(尤其是食果鳥類)傾向于與具有相似物種組成和系統(tǒng)發(fā)育組成的植物互作，而這一模式在植物中并不明顯。研究還發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)發(fā)育專性的食果鳥類往往也是互作專性物種，即它們傾向于與少數(shù)系統(tǒng)發(fā)育距離更近的植物物種互作。這種模式在傳粉鳥類以及結(jié)果植物和開花植物中均未觀察到，揭示了不同互作系統(tǒng)中生態(tài)專化策略的差異。

該研究首次在同一生態(tài)系統(tǒng)中比較了鳥類-植物兩類互惠網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)發(fā)育效應(yīng)，揭示了鳥類在互作網(wǎng)絡(luò)中比植物表現(xiàn)更強(qiáng)的系統(tǒng)發(fā)育效應(yīng)，且這種效應(yīng)在種子散布網(wǎng)絡(luò)中比在傳粉網(wǎng)絡(luò)中更為明顯。這一發(fā)現(xiàn)為理解互作網(wǎng)絡(luò)的組織原則提供了新視角，表明進(jìn)化歷史通過影響物種性狀和生態(tài)位，深刻塑造了互作網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果對(duì)預(yù)測(cè)生物多樣性變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響具有重要意義。相關(guān)研究成果以“Stronger phylogenetic effects on birds than on plants,and on seed dispersal than on pollination mutualistic networks,in a subtropical evergreen broadleaf forest”為題，發(fā)表于國際生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Journal of Animal Ecology上。版納植物園群落構(gòu)建與物種共存研究組和雪蓮副研究員為第一作者兼通訊作者，林露湘研究員為共同通訊作者，大型獸類多樣性與保護(hù)研究組Ahimsa Campos-Arceiz研究員為共同作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、云南省自然科學(xué)基金、版納植物園“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃等項(xiàng)目的支持，并獲得了哀牢山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的大力支持。

圖1.二分互作網(wǎng)絡(luò)不同情形下的系統(tǒng)發(fā)育效應(yīng)示意圖。a與b：互作伙伴數(shù)量(物種度)的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào);c與d：互作伙伴物種組成的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)。e與f：互作伙伴系統(tǒng)發(fā)育組成的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào);g：不同的物種系統(tǒng)發(fā)育專性與互作專性關(guān)系(綠色及灰色顯示物種)。

圖2.不同互作類群物種系統(tǒng)發(fā)育專性水平(SESMPD值)與互作專性水平(k值)的關(guān)系。分別為(a)結(jié)果植物、(b)食果鳥類、(c)開花植物及(d)食蜜鳥類。