巴西大西洋森林人为干扰的地形驱动因素:坡度与海拔对土地利用格局的影响

《Perspectives in Ecology and Conservation》:Topographic drivers of anthropization in the Brazilian Atlantic Forest

【字体: 时间:2026年02月10日 来源:Perspectives in Ecology and Conservation 3.5

编辑推荐:

  本研究针对巴西大西洋森林(BAF)这一生物多样性热点面临的人为干扰问题,通过构建8683个100 km2六边形网格,采用广义最小二乘法(GLS)模型分析地形因素与人为干扰的关联。结果显示:BAF总体人为干扰率达65.34%,其中农业用地占比97.42%;坡度对人为干扰的抑制效应是海拔的2.7倍(标准化系数:-0.88 vs -0.32);保护区集中分布于陡坡区域(29.88%),而低坡度地区保护不足(15.58%)。该研究揭示了保护体系的地形偏差,为优化BAF保护策略提供了空间规划依据。

  
热带森林作为全球最重要的生物多样性庇护所,正经历着由人类活动导致的剧烈变化。其中,巴西大西洋森林(Brazilian Atlantic Forest, BAF)尤为特殊——这个仅存28%-36.3%原始植被的生物多样性热点,在人类长达12000年的活动影响下,形成了高度破碎化的景观 mosaic。尽管前人研究已注意到地形因素可能影响森林砍伐格局,但关于海拔和坡度如何系统性地驱动整个BAF生态区的人为干扰(anthropization)模式,仍缺乏大尺度的量化证据。
为解决这一科学空白,由Guilherme Machado领衔的研究团队在《Perspectives in Ecology and Conservation》上发表论文,首次在BAF尺度上揭示了地形因素与人为干扰的空间关联。研究人员创新性地采用100 km2六边形网格对BAF进行空间离散化,通过整合30米分辨率土地利用数据(MapBiomas Collection)和地形数据(Topodata),构建了包含8683个有效采样单元的分析框架。研究采用广义最小二乘法(GLS)模型,并引入指数型空间自相关结构,系统量化了坡度与海拔对三类人为干扰(农业、城市、其他)的差异化影响。
关键技术方法包括:基于六边形网格的空间离散化处理、土地利用重分类(非人为干扰/农业/城市/其他)、广义最小二乘(GLS)建模与空间自相关校正、标准化系数计算以及保护地空间叠置分析。所有空间分析均采用阿尔伯斯等积圆锥投影(ESRI:102033),使用R 4.5.0的nlme、MuMIn等包完成。
整体人为干扰格局
最佳拟合模型(AICc最低)显示,坡度与海拔的叠加效应可解释BAF人为干扰的65.34%。坡度每增加一个标准差(10.16%),人为干扰率下降11个百分点;而海拔每增加290米,干扰率仅下降4个百分点。坡度效应强度是海拔的2.7倍,且在不同生态区表现稳定。
农业与城市用地的差异化响应
农业用地(占人为干扰总面积97.42%)与整体人为干扰模式高度一致(r=0.96),其坡度效应系数达-0.86。城市用地则呈现独特规律:最佳模型仅包含坡度与生态区的交互项,海拔无显著影响。例如Serra do Mar生态区坡度每增加10.16%,城市用地减少4.69个百分点,而Atlantic Dry Forests区域变化不显著。
保护地的地形偏差
16.26%的BAF区域受保护,但分布极不均衡:陡坡区域(坡度20.08%-56.66%)保护率达29.88%,而低坡度区域(1.79%-9.56%)仅15.58%。值得注意的是,即使在低海拔区域,受保护六边形也倾向于分布在更陡峭地形(平均坡度19.32%,高于区域均值)。
研究结论深刻揭示了BAF保护体系的系统性偏差:现有保护地集中于农业适宜性低的陡坡高地,而人为干扰最剧烈的平坦低地反而保护不足。这种"避重就轻"的保护模式,与自然再生过程的地形偏好(陡坡更易自然恢复)形成双重叠加,导致高生态服务价值区域持续失守。
从历史视角看,这种格局源于殖民时期甘蔗种植、咖啡扩张等农业活动对平坦低地的优先占用,而现代保护政策未能有效扭转这一路径依赖。研究创新性地提出"地形偏差"概念,强调未来保护规划需主动向低坡度区域倾斜,通过环境储备配额、碳市场等政策工具,构建更具生态代表性的保护网络。该研究不仅为BAF提供了空间优化方案,也为全球热带森林的保护优先区规划建立了地形分析范式。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号