动物合作系统的演化与维持是社会学和进化生物学研究中未能有效解决的核心问题之一，是英国皇家学会前主席Robert May在2005年的就职演说中提及，以及纪念Science创刊125周年之际科学家列出的前25个最具挑战性的谜题。经济学之父Adam Smith及演化理论鼻祖Charles Robert Darwin分别从“自私人”和“适应性”的角度解释人类及动物的合作行为，但这两个假说都面临利他合作行为的挑战。
森林鸟类以多物种集群（mixed-species flock）的方式形成稳定共存的典型社会合作系统，多为同营养级内食虫鸟为提高觅食效率和降低被捕食风险而产生的适应进化结果。鸟群以不同功能属性的核心种、跟随种和随机种为节点，种间相互作用为连接边，形成具有稳定社会群聚性和生态交互作用的兼性互利共生网络，是揭示动物合作行为、网络互作方式、群落构建规则以及气候变化响应的理想模型。
近日，广东省科学院动物研究所（以下简称省科学院动物所）张强副研究员带领的“复杂网络与功能生态研究”团队基于南岭山地10年连续监测数据，联合国内外6家科研机构，创新性地结合了生态网络及功能生态学的理论和方法，揭示了鸟类种间集群合作网络适应海拔胁迫压力的可塑性策略（图1）。
图1 海拔胁迫压力下鸟类混合群的种间互作网络转换示意图
研究发现，海拔导致的环境变化并未显著改变混合群鸟类群落结构，集群参与者是通过改变物种之间的合作关系来适应海拔斜坡压力（图2）。随着海拔的升高，植物群落垂直结构复杂性降低，物种之间的合作关系增强，比如生态网络的度（degree）增加，模块性（modularity）降低。集群鸟类的合作模式由低海拔的分层合作（形成不同垂直层的混合群）转变为开放合作（多层次鸟类混合），参与者也由性状相似物种转变为随机或相异的物种（图3）。这种合作模式的转变可能降低了相似种在高胁迫压力下的竞争强度，增强了种间网络的稳定性和恢复力，提高了鸟类适应环境的能力，也为未来南岭国家公园动物种间互惠网络的保护提供了新思路。
图2 高海拔集群鸟种采取“竞争+合作”的非对称混合策略，模块性降低导致功能特征差异较大的鸟类种间互作增强，并通过重组互惠网络减少种间竞争，增加生态位互补效应
图3 鸟类集群合作网络中种间关联强度与功能性状或系统发育距离的相关性
(绿色代表低海拔，红色代表高海拔)
相关研究成果近期发表于Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences（生物学综合TOP期刊，自然指数期刊）。本研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市珠江科技新星、广东省科学院科技发展专项和广东省林业局野生动物监测等项目的资助。省科学院动物所沈勇博士为论文第一作者，张强副研究员为通讯作者，邹发生研究员、Eben Goodale教授、Marcel Holyoak教授、Christos Mammides博士等参与了研究。
近年来，张强团队以南岭山地动植物多样性连续固定监测样地为依托，系统开展了山地生物多样性维持、种间复杂网络、动物合作行为及其对环境胁迫压力响应方面的工作，系列研究成果发表于Ecology、Global Change Biology、Journal of Biogeography、Environmental Science & Technology和《科学通报》等生态学、生物学与环境科学旗舰期刊，有效提升了广东省科学院在生态与环境板块，尤其是动物多样性研究方面的影响力。
原文链接：https://royalsocietypublishing.org/doi/epdf/10.1098/rspb.2022.1840
（省科学院动物所/供稿）
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