博茨瓦纳东奥卡万戈狭长地区的森林火灾时空分布模式:对植被覆盖和森林管理的启示

《Forest Ecology and Management》:Spatiotemporal patterns of forest fires in the Eastern Okavango Panhandle, Botswana: Implications for vegetation cover and forest management

【字体: 时间:2026年03月15日 来源:Forest Ecology and Management 3.7

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  栖息地破碎化和慢性人为干扰通过占用概率与活动强度解耦共同影响喀斯特山区陆栖鸟类和哺乳类的空间生态格局,多物种贝叶斯框架分析揭示景观连通性促进空间利用和活动强度,而人为干扰效应因物种生态特性而异,存在隐蔽的活动强度下降现象。

  
Jianpu Wu|Jinyou Yang|Jiangmei Li|Jingcheng Ran|Chang Luo|Hong Luo|Ning Li
贵州林业科学院,贵阳 550000,中国

摘要

栖息地破碎化和长期的人为干扰可以通过多种生态途径影响野生动物;然而,仅基于物种出现频率的推断可能会掩盖重要的行为和群落层面的响应。在这里,我们结合了贝叶斯占用模型和多物种层次活动强度模型,来研究环境条件和人为干扰如何影响中国西南部喀斯特山区地面栖息鸟类和哺乳动物的空间生态。我们使用了来自52个站点的相机陷阱数据,分析了12个物种或物种组的检测-未检测历史,并在明确考虑检测不完全和采样努力变化的情况下量化了活动强度。在不同物种中,占用概率和活动强度之间的关联较弱。大多数物种在大部分相机陷阱站点都被检测到;然而,它们的活动强度表现出明显的空间变异。不同物种对景观结构和人为干扰的响应方向和程度存在显著差异。景观连通性与更高的站点使用率和更大的活动强度一致相关,而干扰效应在物种间存在差异,并非在群落层面均匀作用。广泛的出现频率掩盖了在连通性较低或干扰较大的地点活动强度的显著下降,这表明动物进行了行为调整而非完全放弃。这些结果共同表明,栖息地破碎化和人为干扰通过出现频率和活动强度这两个互补的维度影响野生动物。在多物种框架内整合占用和基于活动的分析,可以更细致地评估野生动物对人类改造的喀斯特景观的响应,并为破碎山区系统的生物多样性监测和保护规划提供实际见解。

引言

人为干扰和栖息地破碎化被认为是生物多样性丧失的主要驱动因素,尤其是在经历快速土地利用变化和基础设施发展的地区(Fahrig, 2003, Haddad et al., 2015, Newbold et al., 2015)。破碎化减少了适宜栖息地的总面积,改变了它们的空间配置和连通性,从而限制了动物的移动,限制了资源获取,并削弱了多种类群的种群持续性(Fischer and Lindenmayer, 2007, Yang and Hu, 2025)。这些效应在山区系统中通常被放大,因为自然不连续的栖息地进一步被人为干扰分割成小的孤立残余部分(Elsen and Tingley, 2015, Laurance et al., 2011)。在这样的景观中,栖息地斑块的空间排列与栖息地数量一样重要,连通性常常决定种群的长期生存能力(Fahrig, 2003, Haddad et al., 2015)。
然而,一个关键但研究不足的生态现象表明,野生动物对这些压力的响应比简单的范围收缩要复杂。越来越多的证据表明,在人类改造的景观中,物种出现(占用)与空间使用强度(活动强度)之间存在普遍的脱钩(Lima and Dill, 1990, Gaynor et al., 2018)。动物可能在破碎或受干扰的栖息地中持续存在,但表现出显著降低或改变的活动水平,这是一种行为调整,使它们能够在短期内持续存在而不会立即在当地灭绝。这种脱钩对保护工作构成了重大挑战,因为仅基于存在-缺失数据的传统监测可能会低估破碎化和干扰的真正生态影响,可能错过种群下降的早期预警。
地面栖息的鸟类和哺乳动物特别容易受到这种脱钩的影响。它们有限的扩散能力、对森林下层或地面资源的依赖以及对开阔或边缘栖息地的低耐受性增加了它们对栖息地隔离的脆弱性(?ekercio?lu et al., 2002, Banks-Leite et al., 2010, Newbold et al., 2015)。研究表明,即使在整体森林覆盖率保持中等的情况下,这些类群在破碎的森林中也可能急剧减少,表明配置和连通性往往比栖息地数量更重要(Lees and Peres, 2009, Haddad et al., 2015)。残余斑块可能支持某些物种的存在,但无法维持高强度的空间使用,特别是对于依赖连续森林覆盖的物种(Banks-Leite et al., 2010)。因此,仅基于占用频率的推断可能会忽略地面栖息动物的关键行为和生态后果。
行为可塑性,通过活动模式、移动或空间使用分配的变化表现出来,使动物能够在栖息地条件恶化时进行应对而不会立即放弃(Lima and Dill, 1990, Sih et al., 2011)。相机陷阱研究越来越多地发现,物种在受干扰的地点仍然可以被检测到,尽管它们的活动强度大幅降低,这表明仅凭存在频率可能掩盖了重要的行为响应(Burton et al., 2015, Rich et al., 2016)。对于地面栖息的物种来说,这意味着即使在长期干扰或连通性较差的情况下,占用频率也可能保持不变,而活动强度会降低(Banks-Leite et al., 2010, Gaynor et al., 2018)。评估仅依赖于占用指标;因此,可能会掩盖物种与破碎景观相互作用中的生物学意义上的变化。
尽管存在这一知识空白,大多数关于破碎化和干扰的景观尺度研究仍然主要依赖于占用频率或存在-缺失数据。这种方法可能会高估栖息地的适宜性,因为它没有考虑到行为对空间使用的限制,这在结构复杂的环境中是一个重大缺陷,因为微生境质量在细小的空间尺度上有所不同(Kéry and Royle, 2016, Sollmann et al., 2013)。这种高估对保护工作有直接影响,可能导致错误的管理决策、资源分配效率低下以及延迟发现种群压力因素,特别是对于快速变化的生态系统中的脆弱物种。将占用指标与直接的活动强度测量相结合,提供了一个稳健的框架。在多物种层次建模背景下应用这种综合方法特别有力,因为它允许同时研究群落层面的模式和与生态特征及干扰耐受性相关的物种特异性响应(Dorazio and Royle, 2005, Burton et al., 2015, Kéry and Royle, 2016)。
中国西南部的喀斯特森林景观是一个理想的、关键的系统,适用于应用这种综合框架。该地区的特点是土壤浅、石灰岩裸露以及植被高度异质,喀斯特生态系统对野生动物的移动和人类土地利用施加了强烈的空间限制(Cushman et al., 2006, Yang et al., 2025)。这一地区是全球生物多样性热点,拥有丰富的物种多样性和特有性(Myers et al., 2000)。然而,近几十年来,包括森林转换、道路扩展和农业在内的快速人为变化导致了喀斯特系统的严重栖息地破碎化。由此产生的景观是由人类主导的矩阵中的森林残余部分组成的马赛克,其中连通性和局部干扰共同塑造了野生动物的空间使用。尽管具有生态重要性,但对喀斯特景观中野生动物响应的全面多维度评估仍然有限。我们的研究通过应用综合的贝叶斯多物种框架来解决这一空白,该框架同时建模占用和活动强度,特别是在人类改造的喀斯特山区景观中。这种方法在这里尤为重要,因为喀斯特地形的固有斑块性,加上加剧的人为压力,需要能够解开栖息地配置、空间使用和行为适应之间复杂关系的分析工具,而这些是简单的出现数据无法捕捉到的。
在这项研究中,我们使用来自中国西南部一个破碎喀斯特景观的广泛相机陷阱数据,来研究环境条件、景观结构和人为干扰对地面栖息鸟类和哺乳动物的影响。我们结合了贝叶斯多物种占用模型和活动强度的层次模型,以实现三个具体目标:(1)在明确考虑检测不完全的情况下量化物种特定的占用模式;(2)研究在景观结构和人为干扰下占用概率与活动强度之间脱钩的程度和驱动因素;(3)评估仅基于出现频率的指标可能掩盖的关键行为调整和物种间空间使用强度的差异。通过在一致的多物种框架内整合空间出现和行为活动,本研究旨在加深对异质喀斯特生态系统中野生动物对破碎化和干扰响应的理解,并为人类改造山区系统的监测和保护提供可行的见解。

研究地点

研究区域位于中国西南部的贵州省紫云县,属于中国63个指定的国家关键生态功能区之一——西南喀斯特水土保持区,该区域以亚热带季风湿润气候为特征,具有明显的季节性,年平均气温为15.3°C,年平均降水量约为1280.4毫米,平均相对湿度为70%。植被情况如下:

地面栖息物种的检测频率、占用率和可检测性

在20,325天的相机陷阱数据中,有12种地面栖息鸟类和哺乳动物或物种组符合纳入标准(>5个相机站点),并被保留用于分析,共获得4,193条独立记录。不同物种之间的独立检测频率存在显著差异(图3)。小型和中型哺乳动物在检测记录中占主导地位,其中Melogale moschata的独立记录数量最多(1,051条记录),其次是鼠科动物。

讨论

通过结合贝叶斯占用模型和多物种层次活动强度模型,本研究全面评估了环境条件、景观配置和人为干扰如何共同塑造地面栖息鸟类和哺乳动物的空间生态。尽管不同物种之间的检测频率存在显著差异,但大多数研究物种表现出相对较高的占用概率,这强调了明确考虑这些因素的重要性。

结论

本研究提供了关于环境条件和人为干扰如何塑造中国西南部喀斯特景观中野生动物空间使用的多物种评估。通过将贝叶斯占用模型与多物种层次活动强度模型相结合,我们证明了在长期人为干扰下物种出现与空间使用强度之间存在明显的脱钩。尽管许多地面栖息的鸟类和哺乳动物仍然广泛分布,但它们的

作者贡献声明

Jianpu Wu:调查、数据管理。Jiangmei Li:调查。Jinyou Yang:数据管理。Chang Luo:调查、数据管理。Jingcheng Ran:方法学。Ning Li:写作——审稿与编辑、监督。Hong Luo:写作——初稿、监督。

资助

本研究得到了贵州省科技计划项目(Qian Ke He Fu Qi [2023]No.009)和2025年贵州Syrmaticus humiae资源调查项目(Syrmaticus humiae的核心栖息地保护和监测第一阶段)(文件编号Qianlin Management Letter [2023]47)的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。
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