人类活动介导的外来物种入侵已成为造成全球生物多样性丧失的重要因素之一。其中，入侵捕食者作为食物链上游类群，对生物多样性的危害尤其严重。据统计，30种入侵兽类捕食者已导致全球596种鸟类、兽类和爬行动物濒危，142种灭绝。入侵捕食者不仅直接导致本土动物种群数量下降乃至物种灭绝，还会改变种间捕食互作关系，进而威胁生态系统功能。特别值得关注的是，岛屿较大陆物种数少、营养级结构相对简单，普遍缺乏与外来入侵物种的协同进化历史，一直是生物入侵的重灾区。然而，入侵捕食者对岛屿本土物种捕食互作网络结构的重塑过程、驱动因子及其岛屿生物地理变化格局长期以来并不清楚。回答上述问题不仅有助于全面解析外来物种对岛屿生物多样性的侵害，也对拓展全球变化背景下的岛屿生物地理学理论体系具有重要意义。

为此，中国科学院动物研究所刘宣研究员和郭宝成研究员团队合作，将野外工作结合实验工作，聚焦无尾目两栖类捕食网络，依托我国最大的陆桥岛——浙江舟山群岛，于2023–2024年两栖动物繁殖季期间，对舟山群岛21个岛屿的64个永久性静水水体开展了系统性野外调查和采样，结合粪便DNA宏条形码技术，构建了高分辨率的岛屿两栖类捕食网络，并探究了顶级入侵捕食者——美洲牛蛙（Aquarana catesbeiana = Lithobates catesbeianus = Rana catesbeiana，以下简称牛蛙）对岛屿本土两栖类捕食网络结构及其生物地理格局的影响。

研究发现，入侵牛蛙已导致舟山群岛本土两栖类物种丰富度和种群丰度的显著下降。食性分析结果显示，牛蛙与本土两栖类在节肢动物等主要捕食对象上高度重叠，种间竞争关系明显；同时，在牛蛙捕食的所有脊椎动物猎物中，我国本土两栖类占比最高，体现出明显的捕食偏好性；进一步网络分析显示，牛蛙入侵后取代了本土两栖动物在捕食网络中的中心位置，并促使黑斑侧褶蛙（Pelophylax nigromaculatus）等本土物种的食性泛化，这一过程导致本土两栖类捕食网络的连接度增加、模块化程度降低，并最终导致本土捕食网络稳定性的下降 （图2）。

基于广义线性混合模型分析，在控制调查/采样年份和不同岛屿间样本伪重复效应以及空间自相关效应后，发现牛蛙入侵种群丰度是导致本土两栖类捕食网络连接度等发生改变的重要影响因子，其中模块化程度受牛蛙入侵的影响最为显著（图3）；结构方程模型分析进一步发现，本土两栖类捕食网络模块化随牛蛙入侵种群丰度和牛蛙定殖时间的增加而持续降低（图3）。这一结果表明，伴随牛蛙在舟山群岛入侵时间的增加与种群规模的不断扩大，本土两栖类捕食网络的稳定性不断减弱。

从岛屿生物地理学经典的种-面积关系和种-隔离关系的角度，研究结果显示，舟山群岛本土两栖类捕食网络结构与岛屿-大陆隔离度间的关系也随牛蛙入侵发生了改变：在牛蛙尚未入侵的水体，岛屿-大陆隔离度越高，本土两栖类捕食网络的连接度与嵌套性越高，模块化程度越低；但牛蛙入侵削弱了岛屿隔离度对本土两栖类捕食网络结构的影响，连接度和嵌套性与隔离度的正相关性以及模块化与隔离度的负相关性均发生了显著下降（图4）。

综上所述，该项研究揭示了一种顶级入侵捕食者在较短定殖时间内即可改变长期岛屿化形成的本土物种捕食网络结构、取代本土物种在网络中的核心地位、降低网络稳定性，并重塑其随岛屿面积和岛屿-大陆隔离度变化关系的生物地理格局。自然界中物种并非孤立存在，而是通过复杂互作形成网络关联，以维持多样化的生态系统功能。因此，为全面评估生物入侵危害，不仅需关注种群数量动态和物种多样性变化，还应深入探究种间互作网络的改变，同时需尽快对入侵种群进行干预，以防止其随定殖时间和种群规模不断扩大而增加对生态系统的危害。该研究从动物捕食互作的视角，深化了入侵捕食者对岛屿生物多样性的危害机制，拓展了种-面积关系和种-隔离关系等经典岛屿生物地理学格局对生物入侵的动态响应，从生物入侵的角度为构建全球变化背景下种间互作网络的预测框架提供了基础科学依据。

相关工作近日在线发表于综合性期刊《当代生物学》（Current Biology）。中国科学技术大学与中国科学院动物研究所联合培养博士研究生涂炜山为论文第一作者，中国科学院动物研究所刘宣研究员和郭宝成研究员为论文共同通讯作者，中国科学院动物研究所博士研究生李炎夏、副研究员杜元宝等参与研究。该项工作得到国家自然科学基金和中国科学院动物研究所自主部署项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.11.017

图1. 理论框架与研究区域示意图。(A) 本土两栖类捕食网络影响因素的理论框架；(B) 研究区域浙江舟山群岛及野外调查水体分布

图2. 牛蛙入侵水体和对照水体间本土两栖类捕食网络的比较

图3. 本土两栖类捕食网络结构的影响因素和路径分析

图4. 牛蛙入侵水体和对照水体岛屿-大陆隔离度/岛屿面积与本土两栖类捕食网络结构的关系（橘黄色：牛蛙入侵水体；蓝色：对照水体）