随着气候变化和人类活动加剧，人类社会正面临生态危机和挑战如物种灭绝、资源枯竭、有害生物暴发、动物疫病流行等。研究和揭示大尺度气候对动物种群时空动态的影响，对于应对和缓解气候变化的生态影响与后果至关重要。
以往关于气候变化对动物种群影响的研究多局限于小尺度、局地性气候（如温度、降水等）的作用，未能较好地解释许多动物大范围、同步发生的现象。1924年，elton曾提出某种大尺度气候（如太阳黑子、火山喷发）可能驱动北欧旅鼠和田鼠、北美雪兔和猞猁等种群的大范围周期波动，但这一大尺度气候假说未得到证实。
20世纪90年代，新的大尺度气候因子如厄尔尼诺和南方涛动（enso）、北大西洋涛动（nao）被认识。enso是指赤道中东太平洋海温异常升高（反之为拉尼娜）现象，导致太平洋热带地区的大气环流和气候异常。nao是指冰岛和亚速尔的气压差变化现象，影响北大西洋西风的方向及强度，导致北美、欧洲的气候异常。近30年来，厄尔尼诺、北大西洋涛动对动物种群动态影响的研究逐渐发展，而对不同地域/不同类群动物种群的影响是否存在差异、内在的生态学机制和过程等问题尚不清楚。
中国科学院动物研究所研究员张知彬带领的科研合作团队，检索并整理大量文献，对561种动物的研究数据进行了数理统计和模型分析，明确了enso、nao对动物种群影响具有广泛性，涉及鸟、兽、两爬和昆虫等类群、遍布全球各大洲（图1）。
在类群上，在enso正时相（厄尔尼诺期），更多兽类和昆虫种群有上升趋势，更多鸟类种群在nao正时相有增多趋势。在作用强度上，厄尔尼诺正时相对昆虫的影响显著，而nao正、负时相分别对兽类、昆虫的影响显著（图2）。有81种动物种群与enso或nao存在兼具正负作用的非单调关系。在地域上，enso对动物种群的影响覆盖了传统气候理论认为的地理区域（太平洋热带地区），但研究发现enso对动物的影响超出其核心范围，可远至北大西洋及欧洲地区。nao对动物种群的影响局限在北美和西欧，与气候理论认为的区域相符。
与小尺度气候假说不同，大尺度气候假说中的enso、nao通过影响大气环流、洋流来改变局地小气候，进而通过食物资源、栖息地、种内和种间相互作用等直接、间接作用来影响动物种群（图3）。未来大尺度气候生态学研究要侧重上行级联效应（bottom-up chain effects）、生态缓冲效应（ecological buffers）、波动同步效应（synchronizers of cycles）、非单调效应（non-monotonic effects）等。生态缓冲效应、非单调效应可能影响气候变化的时空同步性。另外，enso、nao的信号早于小尺度气候及动物种群变化，故可作为有害生物控制、濒危动物保护、资源动物管理的早期预警信号，但这方面机制性的研究仍待推进。
相关研究成果以broad-scale climate variation drives the dynamics of animal populations: a global multi-taxa analysis为题，发表biological reviews上。美国加利福尼亚大学、法国斯特拉斯堡大学、美国斯坦福大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学、挪威奥斯陆大学的科研人员参与研究。研究工作得到国家自然科学基金重大项目、“一带一路”国际科学组织联盟（anso）项目、中科院战略性先导科技专项、国际动物学会等的支持。
图1.enso、nao影响兽类、鸟类、昆虫及两爬类种群动态的地理范围。（wan et al. 2022，biological reviews）
图2.enso、nao影响兽类、鸟类及昆虫种群动态的强度。（wan et al. 2022，biological reviews）
图3.大尺度气候通过局地小气候影响动物种群的作用路径（a）及相关机制（b）。（wan et al. 2022，biological reviews）
研究团队单位：动物研究所
