《Acta Oecologica》：Burning biodiversity: Wildfire probability and environmental exposure of endemic reptiles in the Trans-Mexican Volcanic Belt
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本研究分析墨西哥火山带（TMVB）38种特有爬行动物的栖息地与火灾发生的关系，发现约12%的中风险火灾区域和6%的高风险区域覆盖潜在栖息地，环境相似性低，表明人类活动是主要驱动因素。整合火灾概率与气候适宜性模型可优化保护区规划。
阿曼多·桑尼（Armando Sunny）|乔纳斯·阿尔瓦雷斯-洛佩斯特洛（Jonás álvarez-Lopeztello）|哈维尔·曼哈雷斯（Javier Manjarrez）|斯特凡·库图里埃（Stéphane Couturier）|罗莎·劳拉·埃雷迪亚-博巴迪利亚（Rosa Laura Heredia-Bobadilla）|阿尔多·戈麦斯-贝尼特斯（Aldo Gómez-Benítez）|卡洛斯·阿尔贝托·马斯塔奇-洛萨（Carlos Alberto Mastachi-Loza）|塞巴斯蒂安·阿雷纳斯（Sebastián Arenas）|埃里克·华金·托雷斯-罗梅罗（Erik Joaquin Torres-Romero）|雷内·博洛姆-韦特（Rene Bolom-Huet）
墨西哥自治大学理学院应用生物科学研究中心，文学研究所100，墨西哥州托卢卡市中心，邮编50000
摘要
野火日益被认为是山区生物多样性面临的重要压力。跨墨西哥火山带（TMVB）地区拥有丰富的爬行动物特有种，但物种潜在栖息地与易发生火灾环境的重叠程度仍缺乏定量研究。在这项研究中，我们通过整合物种分布模型、火灾风险层、土地覆盖损失和景观指标，分析了38种特有爬行动物的火灾发生与栖息地之间的时空关系。2001年至2023年间，该地区的火灾相关树木覆盖损失持续增加。年度火灾损失与大规模气候指数（海洋尼诺指数和SPEI）之间的关联较弱，表明仅靠气候因素难以解释观察到的动态变化。这些模式表明人类土地利用对火灾有重要影响，尽管无法直接推断因果关系。空间叠加分析显示，约12%的物种分布出现在火灾概率较高的区域，约6%出现在火灾概率极高的区域。某些物种的受影响程度尤为严重。主成分分析显示爬行动物栖息地与火灾相关条件存在明显重叠，但定量重叠程度较低，等效性检验结果不显著。这表明环境相似性有限，火灾更可能发生在物种耐受范围之内，而非最适宜的栖息地附近。纳入火灾概率后，许多物种的栖息地斑块数量减少。总体而言，这些结果凸显了特有爬行动物普遍受到现代火灾模式的影响。将干扰概率与气候适宜性相结合，有助于在快速变化的山区景观中加强保护规划。
引言
全球范围内，野火正在加剧生物多样性的丧失，其频率、强度和范围因人为气候变化和土地利用变化而增加（Bowman等人，2009年；Huang等人，2025年；Oliveira和Gil Martins，2026年）。当前的火灾模式已超过历史基线，形成了超出物种适应能力的新型干扰（Seneviratne等人，2021年；世界卫生组织；联合国环境规划署；世界动物卫生组织，2022年）。虽然历史上火灾曾塑造植被动态并维持生物多样性（Bond等人，2005年；Pausas和Keeley，2009年；González-Fernández等人，2024年；Rubio-Blanco等人，2024年），但如今火灾越来越多地受到人为因素驱动（Bowman等人，2020年；Hantson等人，2024年）。这种变化在山区生物多样性热点地区尤为令人担忧，因为这些地区地形复杂、气候多样且特有种丰富，火灾威胁物种并改变生态系统结构和功能（Pausas和Keeley，2009年；Bowman等人，2020年；Duane等人，2021年）。
火灾对爬行动物的影响既包括直接作用（如辐射热导致的死亡、吸入烟雾），也包括间接作用（如栖息地退化、猎物减少、微气候改变、捕食增加）（Whelan，2002年；Santos等人，2022年；González-Fernández等人，2018年）。爬行动物因体温调节依赖外部环境、扩散能力有限以及依赖于岩石、原木、灌木和植被覆盖等异质性微生境而特别容易受到火灾影响；这些特征对它们的体温调节、觅食和繁殖至关重要，因此它们容易因火灾导致的热量和湿度条件变化而受到影响（Greenberg和Waldrop，2008年；Santos等人，2022年；González-Fernández等人，2018年）。不同物种对火灾的响应各不相同，一些广食性物种能在火灾后存活或受益，而大多数物种在频繁发生火灾的景观中种群数量会减少（Valentine和Schwarzkopf，2009年；Santos和Cheylan，2013年；González-Fernández等人，2018年）。
在墨西哥，超过90%的野火是由人为因素引起的，包括刀耕火种农业、清理牧场、无序的篝火活动以及为低成本维护草地而进行的年度焚烧（Borges等人，2016年；González-Fernández等人，2024年；Thomas等人，2025年）。这些行为在墨西哥中部山区普遍存在，而该地区爬行动物数量较多（Trejo，2008年；Guiterman等人，2018年；Monjarás-Vega等人，2020年；Zamudio等人，2023年；González-Fernández等人，2018年）。这些反复发生的火灾破坏了栖息地复杂性，尤其在跨墨西哥火山带（TMVB）这一地形和气候多样的热点地区表现得尤为严重，该地区栖息着许多与冷杉（Abies）、松树（Pinus）和橡树（Quercus）森林、高山草地及耐旱灌木丛相关的特有爬行动物（González-Fernández等人，2018年；Sunny等人，2023年；Rubio-Blanco等人，2024年）。
该地区的压力还源于其靠近主要城市中心，城市扩张、基础设施建设和农业转化导致栖息地破碎化，增加了火灾隐患（Sari，2023年），同时气候变化加剧了干旱并延长了火灾季节（Duane等人，2021年）。仅2022年火灾季节，墨西哥就记录了超过21.9万次高可信度的VIIRS火灾警报，是2012年以来最多的（Monjarás-Vega等人，2020年）。2001年至2021年间，野火导致全国约15%的森林覆盖损失，2020年有超过8.6万公顷的森林被烧毁（Hansen等人，2013年；Pro等人，2023年）。
评估火灾与生物多样性的关系需要一个考虑火灾发生环境限制的框架。火灾的发生并非随机分布，而是受燃料可用性、有利于燃烧的大气条件及点火源等多种因素共同影响（Parisien和Moritz，2009年；Moritz等人，2012年）。这些相互作用因素定义了一个多维环境域，在此火灾概率增加；该框架将火灾视为环境适宜性的丧失，与物种分布限制形成概念上的类比（Sopniewski等人，2024年）。将火灾模式视为由气候决定的生态位，并将其与物种生态位或分布相结合，是一种快速发展的灵活方法，可在环境梯度上绘制潜在火灾风险图，同时保留生态响应（敏感性/耐受性）作为可测试的独立层（Swan等人，2021年；Zubkova等人，2022年）。全球和区域分析使用与生态位模型（ENM）概念类似的框架来模拟火灾概率（Krawchuk等人，2009年；Moritz等人，2012年；De Angelis等人，2015年）。通过将火灾区域定义为生态位，该框架有助于沿环境梯度评估物种的暴露情况，前提是将结果解释为非生物因素的限制而非生物偏好（Zubkova等人，2022年）。
尽管分析技术有所进步，但墨西哥火灾模式与爬行动物分布之间的空间关系仍不甚明确。具体而言，尚不清楚年际火灾活动是与气候变异性（海洋尼诺指数[ONI]、标准化降水-蒸散指数[SPEI]）还是人为土地利用变化更密切相关。为解决这一空白，我们对TMVB地区38种特有爬行动物的分布进行了时空分析，利用生态位模型（ENM）估算了爬行动物的潜在分布和易发生火灾的区域，量化了空间重叠，并研究了火灾相关森林损失与气候驱动因素之间的关系。
本研究评估了TMVB地区野火活动与爬行动物栖息地之间的时空关系，该地区是研究人为影响下山区生态系统复合火灾效应的天然实验室。具体研究问题包括：（1）易发生火灾的区域在多大程度上与TMVB特有爬行动物的潜在分布重叠？（2）火灾活动与气候驱动因素（ONI、SPEI）还是人为压力关联更紧密？（3）火灾暴露如何影响敏感爬行动物的栖息地配置和景观结构？我们预期：（i）易发生火灾的区域将与部分潜在爬行动物分布有明显的空间重合，包括与高山森林和草地相关的物种；（ii）火灾相关森林损失与大规模气候指数之间的关联有限，表明可能存在其他驱动因素；（iii）将火灾概率纳入栖息地预测将改变景观配置，可能影响栖息地斑块的数量和分布。
数据获取与预处理
我们从野外调查和六个生物多样性数据库（REMIB、UNIBIO、GBIF、HERPNET、VertNet、IREKANI和iNaturalist）中收集了38种跨墨西哥火山带（TMVB）特有爬行动物的分布记录（图1）。为确保数据与土地覆盖和火灾记录的时间同步性，仅保留了2000年至2023年的数据。火灾空间数据（102,169条记录）来自CONABIO早期预警系统提供的2022年高可信度VIIRS火灾警报。数据清洗...
生态位模型（ENM）：爬行动物物种与易发生火灾区域之间的生态位重叠
38种爬行动物的预测潜在分布主要集中在跨墨西哥火山带（TMVB）的山区，其中中部和西部地区的适宜性得分最高（图2）。空间叠加分析显示爬行动物栖息地与易发生火灾区域存在广泛的重合。具体而言，包括Sceloporus horridus、S. albiventris、S. scalaris、Phrynosoma orbiculare等几种蛇类...
讨论
本研究发现，在过去二十年（2001–2023年）中，跨墨西哥火山带（TMVB）地区的火灾相关树木覆盖损失显著增加，部分年份受影响面积超过500万公顷。有趣的是，这一趋势与海洋尼诺指数（ONI，R2 = 0.0007，p = 0.99）或标准化降水-蒸散指数（SPEI）等大规模气候指数无显著相关性。总体而言，地图显示...
结论
本研究从空间和生态角度评估了野火对TMVB地区爬行动物多样性的影响，得出了四个关键发现。过去二十年火灾相关树木覆盖损失显著增加。通过结合生态位模型、环境重叠和景观结构指标，我们发现大部分预测栖息地位于火灾可能发生的区域。研究结果未显示与ONI等气候指数的相关性...
作者贡献声明
阿曼多·桑尼（Armando Sunny）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督、软件使用、资源获取、项目管理、方法论、研究设计、资金筹集、数据分析、概念化。乔纳斯·阿尔瓦雷斯-洛佩斯特洛（Jonás álvarez-Lopeztello）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法论、研究设计、资金筹集、数据分析、概念化。哈维尔·曼哈雷斯（Javier Manjarrez）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写
利益冲突声明
作者声明以下可能的利益冲突：墨西哥自治大学提供了财务支持。阿曼多·桑尼与墨西哥自治大学存在雇佣关系。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了墨西哥自治大学研究与高级研究部（SYEA）（资助编号7194/2025CIB）、SEP（资助编号PRODEP 511/2022-5401）、CONACYT（资助编号FOINS 6828/2017）、UNAM（资助编号IN304722和2024/0981）以及COMECyT（资助编号228C43000/313/2025）的支持。资助方未参与研究设计、数据收集与分析、发表决定或手稿准备。A. S: Adahy Olun
