《Ecological Solutions and Evidence》:Contributions of early and late cover provision to the abundance and diversity of invertebrate prey for Corncrakes (Crex crex)
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这篇研究(发表于期刊 Ecology and Evolution)揭示了在爱尔兰农田,为保护濒危鸟类秧鸡(Crex crex)而设立的“早期和晚期覆盖”(ELC)不仅提供了关键栖息地,还显著提升了其无脊椎动物猎物(尤其是其重要食物,如鞘翅目、腹足纲、寡毛纲、双翅目、蛛形纲等)的丰度和多样性。该研究采用混合模型分析了ELC、自然再生覆被(NR)与周围农田(SFL)之间的猎物差异,强调了ELC在繁殖季早期和晚期的独特作用,为制定以物种生态需求(栖息地与食物资源)为核心的保护措施提供了科学依据。
引言:农业集约化、秧鸡衰退与早期晚期覆盖的设立
过去一个世纪以来,农业集约化(包括重新播种、增加化肥使用、频繁刈割和集约化放牧)导致了农田生物多样性的广泛下降。这些实践简化了植被结构,降低了植物多样性,并创造了不利于许多草地鸟类及其猎物生存的条件。在爱尔兰和英国,一种中型秧鸡(Crex crex)的种群数量也因此急剧下降。秧鸡需要在繁殖季(5月至9月)依赖于高度超过20厘米、非过于致密的植被进行筑巢、觅食和躲避捕食者。为应对其衰退,已采取的保护措施包括“秧鸡友好型”刈割、提供避难带、延迟刈割,以及创建和维护早期和晚期覆盖。
早期和晚期覆盖是一种专门的管理干预措施,旨在通过播种植被并整个繁殖季禁止刈割,为秧鸡在因草地管理(如刈割或放牧)导致合适覆盖稀缺时,尤其是在繁殖季早期(4-5月)和晚期(8-9月),提供关键的筑巢和觅食生境。秧鸡以地面活动的无脊椎动物为食。一项来自德国的研究发现,其饮食的主要成分包括43%的鞘翅目(其中三分之一为步甲科)、11%的蛛形纲、10%的鞘翅目幼虫、9%的腹足纲、5%的寡毛纲、4%的直翅目和3%的双翅目。尽管ELC对秧鸡成功繁殖的贡献已被理解,但关于这种覆盖如何影响地面无脊椎动物的知识仍存在空白。本研究旨在评估ELC对无脊椎动物(特别是秧鸡偏好猎物)多样性和丰度的重要性。
材料与方法:样地、设计与采样
研究区域位于爱尔兰西海岸和西北海岸的梅奥县和多尼戈尔县的“秧鸡LIFE”项目集水区。该地区以半天然和改良草地为主,零星分布着适合秧鸡的栖息地。研究比较了四种覆盖类型:1) 荨麻ELC(>70%为荨麻);2) 自然种子混合ELC(荨麻、伞形科植物或黄菖蒲的混合);3) 野鸟覆盖ELC(燕麦、羽衣甘蓝等作物);以及4) 自然再生覆被(田内和田边未经管理的斑块,以浓密草、黑莓和灯心草为特征)。每种覆盖类型设6个重复样地,并配对采样对应的周围农田。ELC和自然再生覆被样地面积在0.12至0.75公顷之间。
地面无脊椎动物使用陷阱法进行采样。每个采样点(覆盖内及对应的周围农田内)设置一套由3个陷阱组成的陷阱组,陷阱间至少相距10米。在2023年3月27日至8月30日期间,共进行了7个采样期,每个采样期陷阱开放10天。收集的样本用70%乙醇保存,随后进行分类鉴定。重点关注的“偏好猎物”基于已有饮食研究,包括腹足纲、蛛形纲、寡毛纲、双翅目、鞘翅目及其幼虫。步甲科被进一步鉴定到物种。此外,在每次开关陷阱时,记录了植被高度、结构(使用七级评分卡评估)和土壤湿度。
数据分析使用广义线性混合模型,以无脊椎动物总丰度、偏好猎物丰度和步甲科丰度作为响应变量。预测变量包括栖息地类型、采样期和土壤湿度。植被高度和结构因与采样期高度共线而未纳入最终模型。模型包含了陷阱ID作为随机截距,并纳入AR(1)自相关结构以处理时间相关性。步甲物种丰富度、香农多样性指数和辛普森多样性指数则分别用线性模型分析,以栖息地类型为预测变量。
结果:ELC显著提升猎物丰度,尤其在繁殖季首尾
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群落概况:研究期间共收集到113,334只无脊椎动物。鞘翅目占主导(59%),其中步甲科占鞘翅目的26%。其他常见类群包括双翅目(10%)、腹足纲(8%)、Polydesmida(6%)和Chordeumatida(5%)。共鉴定出17,622只步甲,分属53个物种,最常见的是Pterostichus melanarius。
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栖息地类型的影响:与周围农田相比,荨麻ELC和自然种子混合ELC显著支持了更高的无脊椎动物总丰度、偏好猎物丰度和步甲科丰度。野鸟覆盖ELC的偏好猎物和步甲科丰度也显著更高。然而,自然再生覆被在所有这些指标上与周围农田均无显著差异。在物种丰富度上,荨麻和自然种子混合ELC略高于周围农田,但香农和辛普森多样性指数在各栖息地间无显著差异。
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季节动态:无脊椎动物、偏好猎物和步甲科的丰度均在6月中旬达到峰值,随后下降。在繁殖季早期(3月底至5月底)和晚期(7月初至8月),所有类型的ELC中的猎物丰度均显著高于周围农田。这种差异在6月中旬(采样期4)最小。相比之下,自然再生覆被中的猎物丰度在繁殖季前半段(4月至6月)低于周围农田,只在后半段(7月至8月)与之相似或略高。
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栖息地特征:尽管植被高度和结构因共线性未纳入模型,但数据显示ELC和自然再生覆被的植被高度、结构复杂度和土壤湿度均高于周围农田。ELC拥有更高、更异质的植被,而自然再生覆被的植被则更浓密、单一。土壤湿度对猎物丰度无显著影响。
讨论:ELC作为关键资源库的管理启示
本研究表明,早期和晚期覆盖不仅能提供物理遮蔽,还能显著增加秧鸡重要无脊椎动物猎物的丰度。ELC的优势在繁殖季首尾尤为突出,这恰好对应秧鸡对覆盖和食物资源的关键需求期:早期为抵达繁殖地和首窝孵化提供资源,晚期则为雏鸟觅食和雌鸟准备第二窝提供支持。
ELC(尤其是荨麻和自然种子混合类型)中更高的猎物丰度,可能归因于其更优越的植被结构(更高、更异质、非过于致密)、更稳定的微气候条件,以及建植时使用的覆盖物(如粪肥、腐熟草捆)为分解者(如等足目、Polydesmida、步甲)提供了丰富的资源。相反,自然再生覆被虽然植被高大,但常因缺乏管理而形成过于浓密、底层杂乱的草丛,这可能会阻碍无脊椎动物的活动及秧鸡的觅食效率。
管理建议:
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ELC的创建和维护应作为秧鸡分布范围内的关键保护措施,以同时提供筑巢栖息地和猎物资源。
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现有的自然再生覆被区域并不能提供比管理农田更多的猎物,且其植被结构可能不适合秧鸡。应考虑对这些区域进行管理(如每2-3年进行轮换刈割)或将其转化为ELC,以改善生境质量。
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需要适当管理ELC本身,防止植被变得过于浓密,以维持其对秧鸡及其猎物的适宜性。
本研究首次量化了ELC对秧鸡猎物资源的积极贡献,强调了在制定以物种为中心的保护策略时,需综合考虑栖息地结构与食物供应。这些发现不仅对秧鸡保护具有直接意义,也可能使其他依赖无脊椎动物的草地鸟类间接受益。