在恢复后的森林中，数量众多且体型较大的鸟类对重构后的食物网起着自上而下的控制作用

《Journal of Applied Ecology》：Abundant and morphologically large birds underpin top-down control in rewired trophic networks of restored forests

　　

摘要

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1. 森林恢复正在迅速改变全球的陆地景观，并有望恢复相关的生态系统服务功能。然而，维持森林生态系统完整性的复杂营养互作关系至今仍不为人所充分理解，尤其是当核心捕食者的数量发生变化或消失时，可能会引发一系列自上而下的生态效应，尽管目前人们越来越重视基于生态过程的保护策略。
2. 本研究通过对44种鸟类的494份粪便样本进行DNA宏条形码分析，重建了2,282条独特的鸟类与节肢动物之间的营养互作关系。我们比较了人工林、次生林和原始林中营养网络的结构差异，将人工林和次生林与原始林的网络不相似性分解为互作关系的重新配置以及物种更替现象，分析了物种特征和互作关系重配概率如何影响物种角色的变化，同时评估了在由物种特征驱动的物种灭绝情况下，鸟类对底层生物的下行调控功能的稳定性。
3. 人工林中的营养网络连接度高于次生林，而嵌套性和模块化程度在不同类型的森林中并无显著差异。网络结构的变化主要由互作关系的重新配置所驱动，这种重新配置降低了人工林的连接度，却提高了次生林的模块化程度。在两种恢复后的森林中，物种角色的重新配置机制存在差异：在人工林中，高丰度鸟类起着主导作用；而在次生林中，体型较大的鸟类通过增加互作关系的重配，进一步决定了这些鸟类在营养网络中的核心地位。
4. 在模拟高丰度鸟类首先消失的情境下，鸟类对植食性昆虫的下行调控功能在人工林中最为脆弱；而无论在何种森林类型中，体型较大的鸟类消失都会降低这种调控功能的稳定性。
5. 总结与应用建议：随着生态恢复不断重塑陆地食物网，我们的研究结果表明，有必要将那些支撑鸟类生态系统服务功能的营养级角色纳入恢复效果的评估体系中，比如鸟类的下行调控作用。虽然森林恢复能够重建营养网络的结构，但不同的恢复策略会通过不同的机制改变物种的角色，进而产生不同的功能后果。因此，要提高森林恢复的成功率，就应该重视保护那些数量多、体型大的鸟类，同时构建结构多样、连通性良好的森林景观，以此促进具有关键作用的鸟类捕食者的存活或重新定殖。

中文摘要

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1. 森林恢复行动正在快速改变全球的陆地生态景观，同时也有助于恢复各种重要的生态系统服务功能。不过，尽管当前越来越多的保护工作注重基于生态过程的策略，但对于维持森林生态系统完整性的复杂营养互作关系，我们仍然缺乏深入的了解，尤其是那些与核心捕食者相关的作用机制，以及它们消失后可能引发的连锁反应。
2. 本研究通过DNA宏条形码技术，对44种鸟类的494份粪便样本进行了分析，从而确定了2,282条鸟类与节肢动物之间的营养互作关系。基于这些数据，我们对比了人工林、次生林和原始林中的营养网络结构差异；把人工林和次生林与原始林的营养网络不相似性分别归因于互作关系的重新配置和物种更替现象；研究了物种的丰度和体型等特征，以及互作关系重配的概率，是如何影响物种在生态网络中角色的变化的；同时还评估了在由物种特征导致的鸟类灭绝情况下，鸟类对植食性昆虫的下行调控功能能否保持稳定。
3. 研究结果显示，人工林中的营养网络连接度明显高于次生林，不过三种森林类型的嵌套性和模块化程度并没有显著差别。无论是人工林还是次生林，其与原始林的营养网络不相似性主要都是因为互作关系的重新配置，这种重新配置使得人工林的连接度下降，而次生林的模块化程度上升。在两种恢复后的森林中，物种角色的变化机制有所不同：在人工林中，是高丰度的鸟类起到了主导作用；而在次生林中，体型较大的鸟类通过增加互作关系的重配，进一步确立了它们在营养网络中的核心地位。
4. 在模拟高丰度鸟类首先消失的情景下，鸟类对植食性昆虫的下行调控功能在人工林中最为不稳定。而即便是在模拟体型较大的鸟类首先消失的情况下，这种调控功能在三种森林类型中都会出现下降趋势。
5. 总结与启示：随着生态恢复不断改变陆地上的食物网结构，本研究强调，在评估森林恢复效果时，应当充分考虑那些对鸟类生态系统服务功能起支撑作用的营养级角色，比如鸟类的下行调控作用。虽然森林恢复能够重建营养网络的结构，但不同的恢复策略会通过不同的机制改变物种的角色，从而导致功能上的差异。因此，要想提高森林恢复的效果，就需要重视保护那些数量多、体型大的鸟类，同时打造结构多样、连通性良好的森林环境，这样才能帮助那些具有关键作用的鸟类捕食者继续生存或重新回到森林中。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性说明

相关数据可在Dryad数字存储库中获取：https://doi.org/10.5061/dryad.mkkwh71g8（张等人，2026年）。