新颖的夏威夷社区的运作方式与本地生态系统类似

在夏威夷瓦胡岛上，可以站在一个茂盛的热带森林中，其中没有任何一种本土植物。曾经散布着本地种子的鸟类也几乎全部消失了，留下了一个由引进的植物和鸟类组成的全新生态社区。

在今天(4月4日)发表在《科学》杂志上的同类研究中，研究人员-包括怀俄明大学动物与生理学系的助理教授科里·塔沃特和研究科学家J·帕特里克·凯利-证明了这一点。这些新颖的社区的组织方式与世界各地的土著社区几乎相同。

这项发现是在对瓦胡岛的鸟类饮食进行了详尽的检查之后进行的，随后的网络分析描述了该岛上鸟类与植物之间的相互作用。出乎意料的是，分析表明，引进的鸟类已经发展出与植物相互作用的复杂模式，其中大多数不是该岛的原生物种。并将瓦胡岛的鸟类与植物的相互作用与世界各地以原生动物为主的生态系统进行比较时，它们之间的相似程度惊人。

瓦胡岛上的这些鸟类不会与这些入侵植物随机互动。他们实际上是在选择某些植物。有趣的是，这些鸟没有与这些植物一起进化。我们认为专业化是几千年来共同发展的特征，但我们却在完全新颖的生态系统和仅共同生活不到100年的物种中看到了它。”美国陆军工程师野生动物生物学家Jinelle Sperry说。研究和开发中心，伊利诺伊大学自然资源与环境科学系(NRES)的兼职教授，也是该科学研究的合著者。

“许多人告诉我们，由于这些外来鸟类和植物物种的新近定居，物种相互作用的网络很少或没有结构，”也在威斯康星大学荣誉学院任教的凯利说。“因此，我们的结果非常令人惊讶，迫使我们重新考虑非本地物种如何迅速成为生态系统的组成部分。”

Tarwater和Kelley是Hawaii VINE(脊椎动物介绍和新型生态系统)项目的联合创始人，并且是夏威夷工作的共同负责人。研究包括捕获3,000多只鸟类，并对七个地点的粪便样本进行分类。

“这项研究再次显示了如何研究多个地点可以阐明我们对如何以及为什么我们看到某些生态模式的理解。没有这样的研究设计，我们将不知道不同的物种组，它们转换伙伴的能力和降雨如何导致网络差异。” Kelley说。“当然，代表现场助手，研究生和实验室技术人员付出了巨大的努力。他们帮助发现了我们将在未来数月和数年中继续发展的新事物和令人兴奋的事物。”

夏威夷是世界灭绝和入侵的首都。这意味着在大多数地区，都有动植物相互交流的新颖社区。在夏威夷和其他热带地区，大多数植物都依靠脊椎动物传播种子。夏威夷的问题是，几乎所有的天然分散剂都已灭绝，剩下的是一套不能随天然植物一起进化的侵入性分散剂。也有许多入侵植物可能与天然植物竞争分散剂。

“随着越来越多的物种在世界范围内传播，并且许多本土物种正在灭绝，我们需要了解入侵物种如何与本土物种相互作用，入侵物种是否可以填补绝种本土动物的角色，以及这些新型社区如何改变关键物种生态系统功能，如种子传播。” Tarwater说。“我们在夏威夷的工作是物种丧失和获取的极端案例，这项工作表明，入侵物种迅速融入社区，他们非随机地选择了伴侣，这些新颖的社区与以当地人为主的社区一样稳定。 ”

研究人员通过模拟植物物种的灭绝，测试了瓦胡岛鸟类与植物相互作用的稳定性。

“我们正在尝试确定如果按照给定的顺序移走植物，鸟类将以多快的速度灭绝。该研究的主要作者，美国陆军工程师研究与发展中心和NRES的博士后研究员Jeferson Vizentin-Bugoni说：“我为瓦胡岛和以当地居民为主的社区进行了模拟并进行了比较。” “在模拟中，瓦胡岛社区的崩溃速度与本地社区非常相似。这意味着现在夏威夷的这些新颖网络与以当地人为主的社区一样稳定。”

尽管这些结果可以被解释为入侵物种和灭绝威胁不断增加的一线希望，但研究人员仍需谨慎。首先，有一个事实是他们没有找到证据证明有一只本地鸟类在消耗单个本地种子。

“由于瓦胡岛上所有以天然食水果为食的鸟类都灭绝了，我们知道有机会发现以天然食为食的原生鸟类，” Sperry说。“但是三年来捕获了这么多鸟，却没有发现任何一种本土互动，这真是令人惊讶。”

研究表明，引进的鸟类不是在食用本地种子，而是在岛上主要吃食和传播入侵植物，这加剧了本来就难以解决的问题。

Vizentin-Bugoni说：“引进的鸟类就像一把双刃剑。由于没有本地分散剂，因此它们是本地植物的唯一希望，但与此同时，它们正在分散大量引进的植物。”

有趣的是，鸟类在岛上的不同位置吃了不同种类的入侵植物。Sperry说，这种“伙伴切换”的能力对恢复具有重要意义。

这些鸟在消费方面确实非常灵活，但是在不同地点，它们主要是食用入侵植物。因此，在恢复的地点中，我们需要真正吸引鸟类吃本地水果。他们是唯一可以帮助移动本地植物种子的植物。我们需要使用主动管理和多种还原工具，否则我们将无法实现自我维持。”她指出。

最后，尽管新型社区可能与本地系统具有某些相同的属性，但研究人员强调它并不相同。重要的是，社区的多样性大大降低。研究结果表明，只有四种鸟类负责将大部分植物迁往该岛。

Tarwater说：“由于有大量的入侵植物，并且没有大型分散剂，因此入侵性分散剂无法完全满足已灭绝的天然分散剂的作用，许多天然植物没有被分散。” “这意味着，如果没有积极的管理，瓦胡岛的森林将继续被改造成一个以入侵为主的景观，只有少数本地植物能够生存。”

在夏威夷成为世界灭绝和物种入侵之都之前，其生态群落更加多样化。专家估计，在过去的700年中，夏威夷群岛有77种鸟类和亚种灭绝，占全球鸟类灭绝的15%。

“许多夏威夷社区现在缺少鸟类，它们的喙形状或大小合适，无法食用某些本土植物的种子。这些植物在扩散方面不走运，” NRES研究和博士生合着的Jason Gleditsch说。

“由于夏威夷是如此孤立，所以那里只有地方特有物种。这些类似于生命树中的钻石的物种现在已被…汽水罐取代。Vizentin-Bugoni说：“令我们感到惊讶的是，这些汽水罐如何重新排列并且仍在工作，但我们几乎损失了所有钻石。” “一旦他们走了，他们就走了。而且，我们不仅丧失了生物多样性，而且丧失了这些物种造福人类的潜力，例如，从植物中生产新药。”