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本研究聚焦于城市化进程中野生动物栖息地丧失与碎片化的严峻挑战,以广泛种群衰退的东部箱龟(Terrapene carolina carolina)为模式生物,探究其在都市森林碎片中的生存策略。研究人员结合长期无线电遥测与视觉遭遇调查数据,通过资源选择函数(RSF)与动态布朗桥运动模型(dBBMM)等分析,揭示了箱龟虽能在此类绿洲中存续,但倾向于选择落叶林斑块,并主动避开道路与小径;同时,部分个体(尤其是雌性)会冒险进入周边开发区,面临车辆碰撞、人为干扰等显著风险。该工作为理解脆弱物种如何在高度人为改造的景观中导航提供了关键见解,并为城市绿地的科学管理与保育规划提供了实证依据。
在全球城市化浪潮中,一片片绿意盎然的公园或森林,成了钢铁水泥丛林里难得的喘息之地,对野生动物而言更是如此。这些被称为“城市绿地”的碎片化栖息地,是许多本地物种在都市扩张中最后的避风港。然而,这些绿洲真的安全吗?生活在其中的动物们,是如同被“圈禁”般活动受限,还是能够“向外拓展”探索更广阔的天地?它们又是如何在这些布满道路、小径和人类活动痕迹的复杂环境中做出选择的呢?为了回答这些问题,研究者们将目光投向了一种古老而迷人的生灵——东部箱龟(Terrapene carolina carolina)。这种寿命悠长的陆生龟类广泛分布于美国东部,但正经历着广泛的种群衰退,许多残存种群就蜗居在小型、碎片化的城市绿地中。理解它们如何在都市森林中移动和选择资源,对于制定有效的长期保护策略至关重要。近期发表在《Urban Ecosystems》上的这项研究,为我们揭开了箱龟在城市绿洲中生存与冒险的生动图景。
为了深入探究东部箱龟的生存策略,研究人员在美国中大西洋地区的一片被高度开发区包围的都市森林中,开展了一项跨越多年的综合研究。他们主要运用了几项关键技术:首先,通过组织多人小组进行系统的视觉遭遇调查(VES)来发现并标记龟个体;其次,对部分个体安装无线电发射器进行长期追踪(无线电遥测),获取其精确的位置数据;再者,基于这些“使用”点位和随机生成的“可用”点位,构建了混合效应逻辑回归模型,即资源选择函数(RSF),以量化龟类对各种环境因子(如森林覆盖率、距道路/小径距离等)的偏好;此外,研究还采用了模拟建模方法,通过生成与真实个体步长和转向角特征相同的随机运动路径,与真实路径进行比较,以检验龟类与道路、小径的互动以及越界行为是否具有统计显著性;最后,利用动态布朗桥运动模型(dBBMM)来估算个体年度的活动区域(发生分布),更全面地评估它们与景观特征潜在的互动关系。
研究结果
资源选择
模型平均预测结果显示,东部箱龟在该都市森林区域内显著选择落叶林斑块,同时主动避开靠近道路和小径的区域。此外,它们还倾向于选择坡度较缓、朝向西南方向、海拔较高的区域,并同样避开靠近开阔水域的地方。这些发现清晰地描绘了箱龟在充满人为干扰的景观中的栖息地偏好模式。
道路与小径周边的景观面积
分析表明,该都市森林中高达97.8%和99.96%的区域分别位于距离小径和道路187米(箱龟日移动可用距离)的范围内。当综合考虑道路和小径时,100%的研究区域都在距离任一特征187米之内。这意味着,龟类在日常活动中极有可能遭遇这些人为设施,整个景观中几乎没有不受其影响的区域可供龟类进行年度范围的活动。
模拟建模
通过将真实龟类的移动路径与基于其自身移动特征模拟的随机路径进行比较,研究发现,真实的东部箱龟与道路相交的次数显著少于随机模拟的路径。然而,在穿越小径和离开研究区域边界(进入周边开发区)的次数上,真实龟类与随机模拟路径之间没有检测到显著差异。这表明箱龟对道路表现出明显的回避行为,但对小径和边界的反应则不那么明确或受机会驱动。
年度活动区域
对15只东部箱龟(总计34个追踪年)的分析显示,雄性个体的年度活动区域(基于95% dBBMM轮廓)平均为5.5±2.1公顷,大于雌性的2.1±0.7公顷。值得注意的是,在34个年度活动区域中,有10个(来自5只个体)显示其活动范围超出了受保护的森林边界,进入了周边开发区,其中多数为雌性个体。此外,有18个和11个活动区域分别暗示了个体可能与小径和主要道路发生过互动。这些模型化的活动区域揭示了真实定位点之间可能发生的、未被直接观测到的移动和互动。
结论与讨论
本研究为理解东部箱龟在高度开发区包围的都市森林中的移动和资源选择提供了宝贵见解。与预测一致,箱龟表现出对落叶林斑块的偏好,这强调了在城市化压力下维持森林区域对该物种的重要性。尽管资源选择函数显示箱龟总体上回避道路和小径,模拟建模也证实它们穿越道路的次数少于随机机会,但景观分析揭示了一个严峻现实:几乎整个研究区域都处于道路或小径的直接影响范围内,箱龟在日常活动中难以完全避开这些人为设施。更令人关注的是,部分个体,尤其是雌性,会移动至受保护的森林边界之外。研究者推测,这可能是由于森林内部缺乏合适的开阔巢址,迫使雌龟冒险进入居民区后院、道路路权区等开发区寻找产卵地点,从而极大地增加了遭遇车辆碰撞、人类干扰或被非法捕捉的风险。
研究发现雄性个体的年度活动区域通常大于雌性,这可能与雄性搜寻配偶的行为有关。而当雌性出现大范围活动时,则常与越界行为相关联。这种空间利用模式的差异,结合其对道路的回避(但非绝对)以及对边界外风险区域的利用,凸显了箱龟在城市绿地中生存所面临的复杂权衡。道路是已知的导致龟类死亡和种群结构改变(常偏向雌性死亡率更高)的主要威胁,本研究的发现与此吻合,并进一步指出,在都市森林这类碎片化栖息地中,即使是看似被“保护”起来的种群,其个体也持续暴露于与道路、小径的潜在互动以及越境风险之下。
综上所述,这项研究揭示,尽管东部箱龟能在都市森林这类绿色孤岛中存续,但它们并非高枕无忧。与道路和小径的互动,以及为完成生命周期(如繁殖)而不得不向保护区外的冒险,都给 navigating(穿行于)都市森林的个体带来了持续挑战。该研究的价值在于,它不仅增进了我们对一个脆弱物种在人为改造景观中行为生态学的理解,更重要的是为城市绿地的管理指明了实践方向:例如,优先维护森林斑块的连通性,设法减轻危险基础设施的影响(如设置龟类穿行警示牌、对小径进行针对性巡逻),以及最关键的是——在保护区边界内为雌龟创造或保留合适的开阔巢址。通过针对性的生境管理,充分利用城市绿地通常能获得的相对丰富的经济与后勤支持,这些都市中的绿洲才能真正成为濒危物种得以长期繁衍的方舟,而不仅仅是美丽的围栏。