森林经营如何重塑野生动物的生存空间:采伐与营林的生态效应解析

【字体: 时间:2025年05月03日 来源:Landscape Ecology 4.0

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  森林经营对野生动物影响重大,但营林措施的效果尚不明确。研究人员通过在北美广泛采伐地区部署相机阵列,研究森林采伐、营林对捕食者和有蹄类分布及相互作用的影响。结果发现营林塑造了野生动物分布和相互作用,这对森林管理意义重大。

  在全球范围内,林业活动是改变景观的重要因素。森林采伐(即砍伐成熟树木用于木材加工)会改变植被群落、小气候和土壤条件,进而影响野生动物及其相互作用,对生态系统动态产生连锁反应。了解森林管理实践如何影响野生动物栖息地和物种关系,对促进可持续森林采伐至关重要。然而,虽然商业森林采伐和相关道路建设对野生动物的影响已被广泛记录,但营林措施(silviculture,通过诸如林地准备、重新造林和林分抚育(施肥、植被清理和树木间距调整)等处理来管理树木的建立和生长以实现景观目标)的影响却知之甚少。
在加拿大西部,20 世纪 90 年代末爆发的山松甲虫疫情,导致数百万公顷森林受到影响,大量受甲虫侵害的森林被采伐。这些采伐活动改变了景观,造成有蹄类动物数量下降,景观介导的捕食者 - 猎物动态变化被认为是数量下降的潜在因素。但目前对于该系统中物种,尤其是捕食者,如何响应森林采伐模式或营林措施,相关信息仍然匮乏。

为了深入了解森林采伐和营林对捕食者和有蹄类动物的影响,来自加拿大维多利亚大学(University of Victoria)等机构的研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Landscape Ecology》上,为森林和野生动物管理提供了重要的生态见解。

研究人员采用了以下关键技术方法:

  1. 相机采样:在加拿大不列颠哥伦比亚省内陆两个森林采伐程度较高的地区(乔治王子城南(Prince George South,PGS)和波拿巴高原(Bonaparte Plateau)),部署了 Reconyx? HyperFire 2 Covert IR 远程相机阵列。每个阵列选取 50 个相机位点,采用分层随机抽样确定位置,位点间距大于 2km,以确保独立的野生动物检测并减少空间自相关。
  2. 变量量化:对森林采伐模式(采伐块年龄类别和边缘密度)、营林措施(营林系统、林地准备、种植、植被清理、间距和施肥)、自然土地覆盖(森林类型和年龄、水域、烧伤区域)以及捕食者 / 猎物出现情况等指标进行量化。在每个相机位点周围创建不同半径的圆形缓冲区,从这些缓冲区中提取景观变量。
  3. 统计分析:构建候选模型描述森林采伐、营林、道路、捕食者 / 猎物出现及其组合对物种出现的影响。使用二项式广义线性混合效应模型(binomial generalized linear mixed - effects models),以每周物种在各位点的出现情况(0 = 不存在,1 = 存在)为响应变量,通过 Akaike 信息准则校正小样本(AICc)评估模型支持度。

研究结果如下:

  1. 相机部署和物种检测:在 PGS 阵列部署了 50 台相机,从 2021 年 5 月 22 日运行至 2022 年 5 月 14 日;波拿巴阵列因设备损坏等原因部署了 39 台相机,从 2022 年 5 月 15 日运行至 2023 年 5 月 19 日。检测到多种动物,包括驼鹿(Alces alces)、骡鹿(Odocoileus hemionus)、白尾鹿(O. virginianus)、郊狼(Canis latrans)、灰狼(C. lupus)、猞猁(Lynx canadensis)和黑熊(Ursus americanus)等。
  2. 捕食者出现与营林和猎物出现的关系
    • 犬科动物:灰狼出现与营林系统的年龄类别、采伐块施肥、道路密度以及猎物(包括牛或仅驼鹿)与道路或施肥采伐块的相互作用有关。道路密度增加、有更多保留的再生 / 较老皆伐区,灰狼出现增加;再生皆伐区、有保留的新皆伐区和施肥采伐块增加,灰狼出现减少。郊狼出现与采伐块植被清理和鹿有关,化学清理的采伐块增加,郊狼出现减少;人工清理的采伐块增加,郊狼出现增加。
    • 熊科动物:黑熊出现与采伐年龄的林地准备、道路密度和猎物(包括牛)有关。猎物出现频率增加,新准备采伐块减少,再生准备采伐块增加,黑熊出现增加。
    • 猫科动物:猞猁出现基于采伐块年龄类别是否进行林地准备,以及鹿或骡鹿的出现频率而变化。骡鹿或鹿频繁出现的地区,有更多再生准备或较老未准备采伐块,猞猁出现增加。

  3. 有蹄类动物出现与营林和捕食者出现的关系
    • 驼鹿:驼鹿出现受采伐块年龄类别与狼出现频率的相互作用影响最大。狼出现频繁时,新和较老采伐块增加,驼鹿出现减少;再生采伐块增加,驼鹿出现增加。
    • 骡鹿:骡鹿出现与基于采伐块年龄的林地准备、道路以及与捕食者出现的相互作用有关。再生和较老准备采伐块增加,骡鹿出现减少。
    • 白尾鹿:白尾鹿出现与营林系统或采伐块年龄系统与捕食者(所有捕食者或仅熊)出现的相互作用有关。高捕食者出现频率下,皆伐区比例增加、有保留皆伐区比例减少、选择伐区减少,白尾鹿出现增加。

  4. 季节性响应
    • 黑熊:初夏与营林系统、道路和猎物有关,夏末与林地准备和猎物出现的相互作用有关。
    • 郊狼:初夏和冬季受采伐块植被清理驱动,夏末受基于采伐年龄的林地准备驱动。
    • 驼鹿:季节性出现与年龄系统、林地准备类型、采伐块施肥以及捕食者出现与营林或道路的相互作用有关。
    • 骡鹿:季节性出现与捕食者出现和采伐块年龄的边缘密度、林地准备或营林系统的相互作用以及道路的附加效应有关。


研究结论和讨论部分表明,捕食者和有蹄类动物的出现及其空间关系不仅与森林采伐模式有关,还与营林措施密切相关。营林措施在塑造物种出现方面起着重要作用,通常与采伐年龄类别和捕食者 / 猎物出现相结合。不同的营林系统和处理方式会影响植被再生和结构,进而影响野生动物的栖息地和捕食者 - 猎物关系。此外,工业道路对野生动物也有影响,捕食者通常利用道路进行移动和狩猎,而有蹄类动物的反应则各不相同。

这项研究的重要意义在于,强调了在野生动物研究和森林管理策略规划中,考虑营林对捕食者 - 猎物动态复杂影响的重要性。这有助于维持生态完整性和野生动物种群的恢复力,为资源管理者提供了科学依据,使其在制定森林管理决策时,能够更好地平衡木材生产和生物多样性保护的目标。

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