环境异质性如何影响哥伦比亚高山湿地无尾两栖类多样性?这项研究给出答案

【字体: 时间:2025年05月11日 来源:Landscape Ecology 4.0

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  环境异质性(EH)对物种多样性影响尚不明确。研究人员以哥伦比亚钦加扎国家公园的高山湿地生态系统为对象,研究 EH 对无尾两栖类多样性的影响。结果发现景观配置比组成更关键,为保护策略提供依据。

  在神秘的大自然中,生物多样性的分布规律一直是生态学家们热衷探索的谜题。环境异质性(Environmental Heterogeneity,EH)作为影响物种多样性的关键因素,却因为以往研究在景观背景、研究物种和空间尺度选择上的偏差,其对生物群落多样性的影响始终迷雾重重。尤其是在人类活动干扰较少的新热带生态系统中,相关研究更是稀缺,这让我们难以准确把握自然异质景观中 EH 对生物多样性的作用机制。
无尾两栖类作为生态系统中的重要成员,对环境变化十分敏感。在哥伦比亚的高山湿地(páramo)生态系统中,这里的无尾两栖类物种虽然数量不多,但特有性极高。它们适应了高山湿地独特且极端的环境,然而,我们却并不清楚在这片相对原始的栖息地中,它们是如何应对环境异质性的。为了揭开这些谜团,来自 Pontificia Universidad Javeriana 和 John Carroll University 的研究人员展开了深入研究,相关成果发表在《Landscape Ecology》上。

研究人员采用了多尺度研究方法。在研究区域的选择上,他们挑选了哥伦比亚钦加扎国家自然公园内的三个地点,这些地方受人为干扰较少,能够很好地代表高山湿地生态系统的环境异质性。对于无尾两栖类的采样,研究人员沿着 10m×10m 的样方,在四个不同的野外季节进行密集采样,确保涵盖动物活动的高峰期,以获取全面且准确的数据。

在确定研究尺度时,他们依据无尾两栖类的运动能力和生态特征,将样方(Habitat Focal Patch,HFP)间隔 500m 设置,以保证空间独立性。同时,选取 50m、100m 和 200m 的缓冲区来代表景观尺度,这样的尺度选择既能反映不同程度的空间异质性,又与物种的扩散极限相契合。

为了刻画不同尺度的 EH,研究人员在局部尺度选取了 16 个环境变量,涵盖微气候因素、土壤属性和 10 种土地覆盖类型的比例,通过实地测量和计算香农多样性指数来量化局部 EH。在景观尺度,利用无人机拍摄的航拍图像,将植被分类为 42 种土地覆盖类型,并计算 18 个类水平指标和 25 个景观水平指标,以此来描述景观尺度的 EH。

在统计分析阶段,研究人员运用距离基线性模型(DistLM)和广义线性模型(GLMs)等多种统计方法,分别评估局部和景观尺度 EH 对无尾两栖类多样性的影响,并确定最佳预测尺度。

研究结果显示,在局部尺度上,与预期的正相关不同,物种丰富度与局部土地覆盖多样性呈微弱负相关,这可能是因为局部自然栖息地的碎片化限制了可用生态位。总多度则与莲座丛覆盖和相对湿度密切相关,这表明微生境特征在较小尺度上对无尾两栖类的数量起着关键作用。群落结构方面,暴露土壤覆盖和 Chusquea spp. 对其影响显著,这意味着这些因素在群落周转中扮演着重要角色。

在尺度效应方面,不同景观预测因子在不同空间尺度上对无尾两栖类多样性的影响各不相同。50m 尺度上,一些类指标对物种丰富度和总多度影响较大;100m 尺度上,能检测到的显著预测因子较少;200m 尺度则对物种丰富度和群落结构影响最为显著,如水体数量等因素对多样性指标影响突出。

从景观组成和配置对无尾两栖类多样性的影响来看,总体上类水平指标比景观水平指标对多样性的预测能力更强。不同尺度下,影响物种丰富度、总多度和群落结构的关键指标各不相同,但结构复杂的植被类型,如含有 Chusquea spp. 的茂密灌木丛,在促进物种多样性方面作用显著。

研究结论表明,景观配置在塑造无尾两栖类多样性方面比土地覆盖组成更为关键。这一发现挑战了传统认知中关于环境异质性与物种多样性关系的假设,强调了在自然异质景观中,栖息地数量假设和效应尺度比预期更为复杂。从实际意义上讲,该研究为高山湿地生态系统中无尾两栖类的保护提供了重要依据,提示保护策略应注重关键栖息地类型的配置和组成,保护斑块连通性,尤其是对于水体和结构复杂的植被,这对于维持无尾两栖类的生存和繁衍至关重要。

这项研究综合运用了无人机遥感技术获取高分辨率的植被覆盖数据,结合实地采样和多尺度的数据分析方法,深入探究了环境异质性与无尾两栖类多样性的关系,为生态保护和管理提供了有价值的参考,也为后续相关研究开拓了思路。

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