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生物互作多样性（ID）对功能与系统发育多样性（FD/PD）的补充作用
——Gauzère et al. 在 Current Biology 的研究
1. 研究团队与发表信息
本研究由Pierre Gauzère（法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学）领衔，联合来自法国、加拿大、德国、意大利等国的多位学者（如Wilfried Thuiller、Louise O’Connor等）共同完成，发表于2022年5月9日的《Current Biology》（卷32，页2093-2100），DOI: 10.1016/j.cub.2022.03.009。
2. 学术背景与研究目标
科学领域：生物多样性多维评估（功能多样性FD、系统发育多样性PD、互作多样性ID）与宏观生态学。
研究动机：传统生物多样性研究多聚焦物种、功能或系统发育维度，而生物互作多样性（Interaction Diversity, ID）在大尺度研究中长期被忽视。然而，互作网络对群落动态、生态系统功能及保护规划至关重要。例如：
- 互作影响物种共存（如竞争、捕食）和生态系统稳定性；
- 人类活动（如顶级捕食者灭绝）可能通过互作网络引发级联效应。
研究目标：量化欧洲陆生脊椎动物的ID，分析其与FD/PD的独立性，并探索ID的空间分布规律及其生态意义。
3. 研究流程与方法
3.1 数据收集与处理
- 研究对象：欧洲10 km×10 km网格内的1,149种陆生脊椎动物（哺乳类、鸟类、两栖类、爬行类）。
- 数据来源：
- 物种分布：基于IUCN分布范围与栖息地需求模型（Maiorano et al., 2013）；
- 功能性状：体重、食性、巢穴位置、活动时间等（Thuiller et al., 2015）；
- 系统发育树：100棵欧洲脊椎动物系统发育树（Roquet et al., 2014）；
- 营养互作网络：50,408条潜在捕食关系（Tetra-EU 1.0数据库）。
3.2 多样性计算与校正
- 多样性指标：
- ID：网格内所有物种的互作连接数；
- FD：基于Gower距离的功能性状差异总和；
- PD：系统发育树分支长度总和。
- 校正方法：通过广义加性模型（GAM）控制物种丰富度影响，计算残差（即“校正后的多样性”），正残差表示盈余，负残差表示赤字。
3.3 三维多样性空间构建
将ID、FD、PD分别映射到RGB色彩空间（红=ID，绿=FD，蓝=PD），通过颜色组合可视化三者的协同变化模式，并划分8种离散组合类型（如“ID盈余+FD赤字+PD赤字”）。
4. 主要结果
4.1 ID与FD/PD的独立性
- 无显著相关性：校正物种丰富度后，ID与FD（r=0.02）、PD（r=0.01）均无显著关联，表明ID提供独立于FD/PD的生态信息。
- 驱动因素差异：FD与PD高度相关（r=0.53），反映系统发育保守性；而ID受人类活动（如顶级捕食者丧失）影响更显著。
4.2 空间分布模式
- 地中海地区：ID、FD、PD均呈现盈余，为多维度生物多样性热点；
- 欧洲北部（ boreal region）：FD/PD赤字但ID盈余，源于高纬度物种的泛食性（omnivory）增强网络连接度；
- 阿尔卑斯vs喀尔巴阡山脉：同属高山生物区，但喀尔巴阡因保留更多顶级捕食者（如狼、熊）而ID显著更高。
4.3 生物地理意义
ID的空间变异与欧洲10个生物地理区边界高度吻合，例如：
- 巴尔干半岛：ID盈余突出，与密集的捕食网络相关；
- 冰岛：三维度多样性均赤字，反映贫瘠的生态系统。
5. 研究结论与价值
科学意义：
- 首次在大尺度上证明ID可作为独立生物多样性维度，补充FD/PD的不足；
- 揭示了人类活动通过改变互作网络影响生态系统的潜在机制。
应用价值：
- 保护规划：ID盈余区域（如喀尔巴阡山脉）应优先保护，因其网络复杂性可能提升生态系统韧性；
- 监测指标：ID赤字可视为人类干扰的敏感指标。
6. 研究亮点
- 方法创新：首次将RGB色彩空间应用于多维多样性可视化；
- 数据规模：整合欧洲1,000+物种的分布、性状、系统发育及互作数据；
- 理论突破：挑战了“FD/PD可完全表征多样性”的传统认知，提出“互作-功能-系统发育”三维框架。
7. 其他重要发现
- 人类影响：ID赤字与人类活动强度显著相关，如阿尔卑斯地区因历史性捕食者灭绝导致网络简化；
- 纬度梯度：高纬度ID盈余支持“纬度-生态位宽度假说”（Latitude-Niche Breadth Hypothesis），即季节性促进泛食性演化。
以上报告基于Gauzère et al. (2022)的原始研究，系统梳理了其方法论、结果与贡献，为生态学和保护生物学研究者提供了多维生物多样性研究的新范式。