森林邻近性提升中西部农田蝙蝠活动：对边缘管理与生态系统服务的启示

《Global Ecology and Conservation》：Forest proximity enhances bat activity in Midwestern agricultural fields: implications for edge management and ecosystem services

本研究针对农业景观简化导致蝙蝠生态功能受限的问题，通过在中西部玉米大豆田开展声学监测与昆虫采样，发现森林边缘显著促进所有声学组蝙蝠活动，且活动模式与昆虫丰度高度吻合。研究成果为农业生态系统中森林边缘的保留与修复提供了实证依据，对维持生物多样性和害虫控制服务具有重要意义。

　　

在现代化农业快速发展的背景下，大规模单一作物种植导致农业景观日益简化，生物多样性丧失和生态系统功能退化成为亟待解决的问题。森林边缘作为农田中的关键生态界面，在维持生物多样性和提供生态系统服务方面发挥着重要作用。其中，食虫蝙蝠通过捕食害虫为农业生产提供天然的害虫控制服务，这一生态功能对减少农药使用、提高作物产量具有重要意义。然而，在广袤的中西部农田景观中，森林邻近性如何影响蝙蝠的活动模式，特别是不同声学特征的蝙蝠类群对森林边缘的响应差异，以及这种关系是否受到昆虫资源和环境条件的调节，目前尚不清楚。

为了深入探究这些问题，Morgan L. Chaney和William A. Mitchell在《Global Ecology and Conservation》上发表了一项针对美国印第安纳州农业生态系统的研究。该研究通过系统的野外调查和统计分析，揭示了森林边缘对蝙蝠活动的促进作用及其生态机制，为农业景观中生物多样性保护和生态系统服务提升提供了科学依据。

研究团队在印第安纳州的5个县选取了20个玉米和大豆田作为研究地点，这些田块均具有明显的森林边缘特征。研究采用配对采样设计，在每个田块的森林边缘和田间开阔处同时布设蝙蝠声学记录设备和昆虫陷阱，从而实现对蝙蝠活动和昆虫资源的同步监测。采样工作于2018年6月至9月进行，覆盖了早夏和晚夏两个季节，以捕捉季节变化对生物活动的影响。

在技术方法方面，研究主要运用了以下关键技术：被动声学监测技术（使用Anabat SD2^?探测器记录蝙蝠回声定位叫声）、昆虫飞行拦截陷阱技术（基于Wilkening等设计的全向飞行陷阱）、景观分析技术（利用ArcMap和NLCD土地覆盖数据进行缓冲区分析）以及统计建模技术（采用广义线性混合模型GLMM进行多变量分析）。这些方法的综合运用确保了数据采集的全面性和分析结果的可靠性。

3.1. 总体田间比较

研究结果显示，蝙蝠叫声活动在不同田块间存在明显差异，但森林边缘处的总蝙蝠活动显著高于田间开阔处。通过Wilcoxon符号秩检验发现，这种边缘效应具有高度统计学意义（V = 307，p = 0.00088）。与之形成对比的是，昆虫丰度在配对位置间并未表现出显著差异（V = 184，p = 0.166），表明蝙蝠的空间分布模式并非简单地由猎物分布所驱动。

3.2. 声学组叫声分析

对不同声学组的深入分析揭示了更为细致的响应模式。低频声学组（包括Eptesicus fuscus等物种）的活动最佳预测模型包含到最近树木的距离、平均风速和最大风速三个预测因子。中频声学组（包括Lasiurus borealis等物种）的活动主要受到到最近树木的距离和平均风速的影响。而Myotis声学组（包括Myotis lucifugus等物种）的活动则仅与到最近树木的距离显著相关，且活动范围明显受限，主要集中在距离森林边缘100米范围内。

3.3. 总昆虫丰度

对昆虫丰度的建模分析表明，平均温度是唯一显著的预测因子，昆虫丰度随温度升高而增加。与预期不同的是，距离变量在最终模型中未被保留，说明昆虫的空间分布可能受到更复杂的微环境因素影响。

研究结论部分强调，森林边缘通过提供结构复杂性和微环境异质性，显著促进了蝙蝠在农业景观中的活动。这种边缘效应在不同声学组间表现出梯度变化，反映了不同蝙蝠类群对栖息地结构的适应性差异。特别值得注意的是，Myotis类群对森林边缘表现出最强的依赖性，其活动范围明显受限，这与其形态特征（低翼载和低展弦比）对复杂环境的适应性相一致。

讨论部分进一步阐述了这些发现的管理学意义。研究表明，蝙蝠对农田的利用具有明显的空间异质性，活动主要集中在靠近森林边缘的区域，而非均匀分布在整个农田内部。这一认识对于优化农业景观管理策略、准确评估蝙蝠介导的害虫控制服务价值具有重要意义。保持或恢复林地边缘和树篱等线性特征，不仅可以增强蝙蝠活动，还能带来侵蚀控制、径流过滤等协同效益。

该研究的创新之处在于首次在中西部大规模单一作物系统中，通过精细的空间配对设计，同时考虑了昆虫资源和环境变量对蝙蝠活动的影响。研究结果强调了农业景观中空间异质性的重要性，为可持续农业管理和生物多样性保护提供了具体指导。未来研究可通过延长观测时间、增加采样密度、扩展研究区域等方式，进一步深化对农业生态系统中捕食者-猎物关系的理解。