结合临界转换指标比较附生关系网络结构特征

作者：哀牢山站  更新时间：2024-10-16

生态网络已被广泛用于描述生态系统中复杂的生物相互作用，网络的拓扑结构指标为表征和比较相互作用的模式特征提供了系统性框架。对于热带和亚热带森林中常见的附生植物，其在乔木宿主上的分布模式构成了附生关系网络，由于附生群落的特殊性，附生关系网络可能呈现出区别于捕食、寄生、共生关系网络的结构特征。对附生关系网络的深入研究，不仅有助于增进我们对生态系统中相互作用复杂性的理解，还可为揭示生态网络普遍性规律提供新的视角与理论补充。此外，许多网络结构指标对采样大小表现出高度的敏感性，如何克服采样偏差带来的干扰并准确捕捉到相互作用网络的真实结构模式，成为了提升结论可靠性所面临的重要挑战。

针对这一难题，中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称“版纳植物园”）恢复生态学研究组通过整合在云南热带雨林（TRF）和亚热带中山湿性常绿阔叶林（STF）中调查积累的附生苔藓和附生维管植物数据，创新性地引入临界转换指标，借助动态模拟来识别附生关系网络中三个关键的结构指标——连通性（Connectance）、嵌套性（NODF）和模块性（Q）——如何随采样大小的增加而变化，评估并比较了不同附生关系网络达到稳定状态时的临界点及在稳定状态下的结构特征。同时，还分析了宿主大小和附生植物丰富度的变化动态，以揭示塑造附生关系网络稳定结构的潜在机制。

研究发现，当宿主采样数量分别达到30株和100株时，附生苔藓和附生维管植物－宿主网络结构指标逐渐趋于稳定，在稳定状态下，亚热带森林中附生关系网络的连通性和嵌套性显著高于热带雨林，而热带雨林中附生关系网络的模块性则更高。宿主大小和附生植物丰富度的变异系数在同一临界点趋于稳定，表明这两个变量可能是构建稳定的附生关系网络的基本要素。该研究强调了采样大小在评估网络结构时的重要性，并提供了一种结合指标动态与临界转换来判定不同采样强度下网络结构是否已达到稳定状态的新方法，有助于更准确地评估和更深入地理解生态系统的复杂性和稳定性，为生态系统的保护和管理提供科学依据。

该成果以Combining critical transition indicator to compare the stable structure of epiphyte–host networks为题发表于环境科学领域期刊Ecological Indicators。版纳植物园博士研究生胡海霞为论文的第一作者，宋亮研究员为该论文的通讯作者。版纳植物园博士后莫雨轩、Sujan Balami，马尔堡大学Mendieta-Leiva博士，昆明植物研究所沈婷博士和伊利亚州立大学Marifatul Haq博士共同参与了该项工作。该研究在数据采集和标本鉴定过程中得到了西双版纳森林生态系统国家野外科学观测研究站、哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站、公共技术中心的支持，并得到了国家自然科学基金、云南省自然科学基金、以及版纳植物园“十四五”等项目的资助，在此表示感谢。

图1亚热带中山湿性常绿阔叶林中附生植物景观

图2云南热带亚热带典型森林四种附生关系网络可视化及其结构特征

本文作者：胡海霞、宋亮