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【编辑推荐】为探究栖息地退化与 recurrent cyclones 对生物群落的复合影响,研究人员以马达加斯加雨林小型哺乳动物(如 shrew tenrecs、nocturnal lemurs)为对象,通过 4 年捕获 - 释放实验及植被调查发现,两者复合作用显著影响物种多样性、捕获丰度及体重,且退化影响更持久,为生态保护提供新视角。
在全球气候变化与土地利用转型的双重压力下,生物多样性丧失已成为威胁生态系统稳定的核心问题。栖息地退化(如森林碎片化、植被结构改变)与极端气候事件(如热带气旋)作为主要驱动因素,其对动物群落的独立及复合影响尚未完全明晰。尤其在马达加斯加这样的生物热点地区,频发的气旋(如 2022 年两次 Category-4 气旋 Batsirai 和 Emnati)与持续的森林退化,正共同威胁着特有物种的生存。然而,学界对 “两者如何交互作用影响动物种群动态”“不同物种的响应差异” 等问题仍缺乏系统性认知。
为填补这一空白,美国加州大学伯克利分校(University of California Berkeley)与马达加斯加安塔那那利佛大学(Université d’Antananarivo)的研究团队,聚焦马达加斯加 Ranomafana 国家公园及周边雨林,开展了为期 4 年(2021–2023)的生态研究。该研究以小型哺乳动物群落为模型,包括树鼩十腕兽(shrew tenrecs)、啮齿类(rodents)和夜行狐猴(nocturnal lemurs)等类群,通过多维度数据揭示栖息地退化与气旋的复合生态效应。研究成果发表于《Scientific Reports》,为理解气候变化下的物种存续机制提供了关键证据。
关键技术方法
研究采用 捕获 - 释放实验(capture-release experiments),在 4 个退化梯度站点(原始林、次生林、森林碎片、农田)部署 4320 个夜诱捕器,累计捕获 1021 只个体,记录物种多样性、捕获丰度(每 45 个陷阱捕获量,作为种群大小代理指标)及体重数据。同时,通过 植被结构调查(360 个 5×5 m 样地),测定植物多样性(香农指数)、冠层覆盖度、胸径(DBH)和株高,量化栖息地退化程度。采用 ** 线性混合效应模型(LMM)** 分析复合因素对群落指标的影响,并分离栖息地退化的独立效应。
研究结果
1. 复合影响:退化与气旋的双重胁迫
- 多样性动态:气旋后小型哺乳动物多样性显著下降,4–5 个月后除森林碎片外均恢复。原始林受复合影响显著降低多样性,而次生林则出现短暂升高。
- 捕获丰度:多数物种在气旋前丰度更高,原始林中的小尾簇鼠(Eliurus minor)和次生林、农田中的黑鼠(Rattus rattus)下降显著。森林碎片因气旋完全损毁,4–5 个月后数据缺失。值得注意的是,长尾十腕兽(Microgale principula)在气旋后未被捕获。
- 体重变化:除 Webb 尾簇鼠(E. webbi)和 M. principula外,其余物种体重在气旋后显著下降,仅部分物种在次生林和农田中恢复。模型显示,季节和繁殖状态对体重波动的解释力高于退化与气旋。
2. 栖息地退化的独立效应
- 植被结构的调控作用:植物多样性、胸径和株高与小型哺乳动物多样性呈正相关,而高冠层覆盖度则负向影响多样性。捕获丰度对植被指标的响应具种间差异,如小尾簇鼠(E. minor)丰度与植物多样性无关,而黑鼠(R. rattus)在农田中依赖作物资源快速恢复。
- 体重的驱动因素:多数物种体重随植物多样性和冠层覆盖度增加而上升,但与胸径呈负相关。这表明林下植被(高度 < 4.5 m)和小径木(DBH<5 cm)对维持个体健康至关重要。
结论与讨论
研究证实,栖息地退化与气旋对小型哺乳动物群落具有 协同负效应,但系统展现出一定恢复力 —— 除完全退化的森林碎片外,多数类群在气旋后 4–5 个月恢复,符合 “中间干扰假说(intermediate disturbance hypothesis)”,即适度干扰可促进群落多样性。然而,栖息地退化的影响更为持久,植被结构(如植物多样性、冠层覆盖)通过资源供给和微生境质量,长期调控种群动态与个体适合度。
值得关注的是,入侵物种黑鼠(R. rattus)在退化生境中表现出更强适应性,其种群在农田中快速扩张,提示需警惕退化生态系统的入侵风险。此外,夜行狐猴(如棕鼠狐猴 Microcebus rufus)在次生林和农田中的恢复,可能与入侵番石榴(Psidium cattleianum)的果实资源有关,突显了物种 - 生境互作的复杂性。
本研究的意义在于:① 首次量化了热带气旋与栖息地退化对小型哺乳动物的复合影响,揭示退化生境的恢复瓶颈;② 强调植被结构作为栖息地质量的核心指标,对物种保护的关键作用;③ 为马达加斯加等生物热点地区制定 “气候 - 生境协同保护策略” 提供科学依据,呼吁加强长期生态监测以追踪物种时空动态。
研究结果不仅深化了对 “干扰 - 生态系统响应” 机制的理解,也为全球变化下的生物多样性保护提供了新范式 —— 需同时关注急性气候事件与慢性生境退化的叠加威胁,并通过维持植被复杂性增强生态系统韧性。