在极度干旱的栖息地中,食肉动物对种子的传播作用:撒哈拉沙漠的案例研究

《Journal of Arid Environments》:Seed dispersal by carnivores in a hyper-arid habitat: insights from the Sahara Desert

【字体: 时间:2026年05月10日 来源:Journal of Arid Environments 2.5

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  Inmaculada Cancio|Joaquín Pérez|A. Javier Rodríguez-Siles|F. Javier Herrera-Sánchez|ángel Arredondo|Miguel A. Díaz-Portero|Jose Manuel Martí

  
Inmaculada Cancio|Joaquín Pérez|A. Javier Rodríguez-Siles|F. Javier Herrera-Sánchez|ángel Arredondo|Miguel A. Díaz-Portero|Jose Manuel Martín|Gerardo Valenzuela|Mariola Sánchez-Cerdá|Thomas Lahlafi|Abdeljebbar Qninba|Emilio Virgós|Jose María Gil-Sánchez
Harmusch,野生动物研究与保护协会,地址:C/ San Antón 15, 1°. Almodóvar del Campo, Ciudad Real, E 13580, 西班牙

摘要

我们研究了肉食哺乳动物在撒哈拉沙漠环境中作为种子传播者的作用,因为该地区其他种子传播者较为稀少。首先,我们通过比较种子在粪便中的出现频率(FO)和果实的选择情况来评估它们的作用。其次,我们通过测量传播的未受损种子的密度,并考察种子萌发的最佳和次优宏观栖息地之间的潜在差异来评估种子传播情况。从四种肉食动物(北非金狼Canis lupaster、红狐Vulpes vulpes、鲁佩尔狐V. ruepellii和蜜獾Mellivora capensis)收集的597份粪便样本中发现了八种植物的种子(Ziziphus lotusLycium shawiiAsparagus altissimusSearsia tripartitaNitraria retusaPhoenix dactyliferaEphedra alataBalanites aegyptiaca)。每种物种在研究期间的种子出现频率为9.47%至35.29%。狼优先食用Z. lotus的核果,而狐狸则选择L. shawiiA. altissimus的浆果。平均而言,在含有种子的样本中每份粪便含有12.9±2.4颗完整种子,其中72.4%的种子被沉积在最佳栖息地(干河床和次级沟壑)中,相当于每平方公里1038.9±351.1颗未受损种子。我们的研究结果表明,犬科动物在撒哈拉沙漠中作为种子传播者起到了重要作用。

引言

动物对种子的传播是一个关键的生态过程,涉及果实的摄入以及种子通过消化道的传输,随后被排出体外(Dennis, 2007; Fleming and Estrada, 2012)。这一过程通常对植物的适应性有益,尽管它还受到其他影响种子存活和萌发因素的制约(McConkey and Drake, 2006; Schupp et al., 2010; Viana et al., 2013)。因此,动物在植物分布、种群动态乃至植物群落组成方面都发挥着重要作用(Triay-Limonta et al., 2024)。哺乳动物肉食者可以作为多肉果植物的关键种子传播者(Rubalcaba-Castillo et al., 2020; Herrera, 1989; Escribano-Avila, 2019)。它们能够食用各种大小和类型的果实(Fedriani and Delibes, 2009; López-Bao and Gonzalez-Varo, 2011; Zhou et al., 2013)。它们摄入大量果实后排泄种子,且种子受到的机械损伤很小,这主要是因为咀嚼作用有限。许多研究表明,种子通过消化道的传输通常能够提高种子的存活率和萌发率(Fedriani and Delibes, 2009; Cancio et al., 2016, 2017)。此外,由于肉食动物的广泛活动范围,它们成为长距离种子传播的重要载体,增强了植物种群的连通性并促进了殖民(Draper et al., 2022)。与其他果实动物相比,肉食动物可以在不同的微栖息地中沉积种子(Escribano-Avila, 2019),这可能会影响种子传播的效果,例如影响种子萌发和存活的最高概率(Arnberg et al., 2024)。
肉食动物的果实食用能力受到其内部物种多样性的影响。有些物种可以通过攀爬直接从树上获取果实,例如灵猫科、熊科和鼬科(Draper et al., 2022; Mudappa et al., 2010; Takatsuki et al., 2018)。相反,其他物种只在果实成熟后掉落到地面时才会食用,这种行为在犬科和鼬科中有所体现(Herrera, 1989; Enders and Vander Wall, 2012; Grünewald et al., 2010)。然而,尽管这些内动物传播者在某些生态系统中起着重要作用,但各种生物和非生物因素仍可能限制其效益。例如,种子传播的质量往往更受沉积位置特征的影响,而非种子移动的距离或数量(Rubalcava-Castillo et al., 2021)。
撒哈拉沙漠是地球上最干旱的地区之一(Draper et al., 2022)。尽管关于当地肉食动物物种饮食的研究较少(Brahmi et al., 2012; Karssene et al., 2019; Gil-Sánchez et al., 2020),但在动物介导的种子传播机制及其在植物群落中的作用方面仍存在重要的生态空白(Draper et al., 2022)。此外,由于干旱环境中动物传播植物物种的普遍较少,关于肉食动物在干旱环境中的种子传播研究也较为有限(Shikesho et al., 2024)。这类物种在干燥气候中数量较少,而在热带和湿润森林中则较为常见,因为在那类环境中这种传播机制更为普遍(Fleming and M Stoddart, 1979)。因此,我们的研究旨在揭示撒哈拉沙漠中哪些具体植物物种被肉食动物传播,以及哪些肉食动物参与了这一过程。此外,我们还想探讨:(1)肉食动物对不同果实的偏好;(2)肉食动物传播种子的数量及其在适合萌发的最佳环境中的沉积可能性。鉴于撒哈拉是地球上保存最差的生态区域之一(Durant et al., 2014; Gil-Sánchez and Sánchez-Cerdá, 2023),如我们的研究对于有效保护这一被忽视的生态系统至关重要。

章节片段

研究区域

研究区域位于摩洛哥的大西洋撒哈拉地区,介于下德拉河和Sequiat al Hamra流域之间,形成一个大约20,000平方公里的椭圆形区域,纬度范围为11°30′W至9°30′W,经度范围为28°30′N至27°0′N(图1)。该地区气候炎热干燥,属于柯本-盖格分类中的低纬度亚热带沙漠(Beck et al., 2018)。平均气温为西部的22.7°C至东部内陆地区的23.2°C。

结果

我们从七种肉食动物那里收集了总共597份粪便样本:其中415份样本来自研究的第一阶段,182份来自第二阶段。部分肉食动物在样本中的出现频率非常低,或者我们未能检测到它们的粪便(表1)。在67份样本中检测到了种子(占11.2%),涉及四种肉食动物:三种犬科动物(非洲金狼、红狐、鲁佩尔狐)和一种鼬科动物(蜜獾)。

讨论

我们证实了某些肉食动物在撒哈拉沙漠中作为潜在种子传播者的作用,尽管这一作用仅限于当地哺乳动物群落中的三种物种。在检测到的十二种肉食动物中,只有非洲金狼、红狐和鲁佩尔狐能够将种子传播到适合种子萌发和幼苗存活的最佳宏观栖息地。其他物种要么不吃果实,要么...

结论

这项研究首次证明了肉食动物在撒哈拉沙漠中作为种子传播者的作用,这是一个在植物-动物生态功能和相互作用方面了解甚少的生态区域。野生动物研究人员对这片广阔沙漠的关注程度仍然非常有限,主要是由于诸如偏远地区、物流挑战以及区域冲突带来的安全问题等严重限制(Brito et al., 2016)。尽管如此...

作者贡献声明

Inmaculada Cancio:概念化、数据整理、数据分析、研究方法、撰写——初稿。Joaquín Pérez:数据整理、研究、可视化。A. Javier Rodríguez-Siles:数据整理、验证、可视化。F. Javier Herrera-Sánchez:数据整理、验证、可视化。ángel Arredondo:数据整理、可视化。Miguel A. Díaz-Portero:数据整理、验证、可视化。Jose Manuel Martín:数据整理、可视化。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们衷心感谢Juan Manuel Pérez、Bego?a Alvarez、Jesús de Lucas和Jaime Martínez-Valderrama(Harmusch团队)在野外工作中的协助。Jennifer Leonard和Carlos Sarabia在分子生态实验室(LEM-EBD)进行了基于基因条形码的DNA分析。我们特别感谢Assa地区的Tabia Biladohoud协会的成员们的热情款待和支持。摩洛哥的水资源和林业部门批准了这些野生动物调查。
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