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为解决量化物种对特定栖息地依赖程度的难题,研究人员开展栖息地依赖指数(HDI)研究。整合物种生命周期栖息地关联,以 36 种海带森林相关物种验证,发现 HDI 可有效区分物种依赖差异,为生态系统管理提供新工具。
在地球生态系统面临严峻挑战的当下,栖息地丧失已成为威胁物种生存与人类福祉的核心问题。传统生态研究中,常将物种存在等同于栖息地依赖,且多聚焦成年阶段,难以全面揭示物种在整个生命周期中对栖息地的真实依赖程度。例如,许多海洋物种具有复杂生活史,幼体、成体对栖息地的需求差异显著,仅通过存在与否判断依赖关系,会导致对栖息地生态价值的误判,无法为精准保护提供科学依据。因此,如何客观、量化地评估物种对栖息地的依赖程度,成为 conservation biology、生态系统管理等领域亟待解决的关键问题。
为攻克这一难题,来自国外研究机构的研究人员开展了栖息地依赖指数(Habitat Dependency Index, HDI)的创新性研究。相关成果发表在《Ecological Indicators》,为理解物种与栖息地关系提供了全新视角。
研究人员主要采用了文献综述与指数构建相结合的技术方法。通过系统检索 Web of Science 和 Google Scholar 等数据库,收集 1900 至 2022 年间与海带森林相关的 36 种物种(涵盖软体动物、甲壳动物、鱼类、哺乳动物等多个类群)的栖息地关联数据。基于物种生命周期中摄食、庇护、繁殖三大生态功能,每个功能选取 2-3 个指标,采用 5 级定性分类(无、低、中、高、完全依赖)并转化为 0-1 的量化值,通过加权平均、乘积法等不同方法聚合得到 HDI 值,同时引入置信度评估不确定性。
3. 栖息地依赖指数的构建与验证
研究构建的 HDI 整合了物种生命周期各阶段对栖息地的功能需求。以海带森林为例,36 种物种的分析显示,HDI 能有效区分不同类群及同属物种的依赖差异。例如,海豚 Cephalorhynchus hectori maui(HDIwa=0.28±0.05)与 Cephalorhynchus commersonii commersonii(HDIwa=0.75±0.05)、鲍鱼 Haliotis australis(HDIwa=0.28±0.02)与 Haliotis midae(HDIwa=0.59±0.01)的 HDI 值差异显著。研究发现,海带森林对幼体和成体的庇护功能(HDIjuvenile=0.49±0.07,HDIadult=0.45±0.07)及摄食功能(HDI=0.47±0.07、0.42±0.07)尤为重要,而繁殖功能的依赖相对较低(HDI=0.36±0.08)。多数物种的幼体阶段对海带森林依赖较低,但如甲壳类 Lithodes santolla 等特例,其幼体和 juvenile 阶段完全依赖海带森林。
3.1 不同计算方法的比较
通过加权平均(HDIwa)、乘积法(HDIp)和最大值法(HDImax)的比较发现,HDIp倾向于高估依赖程度,17 种物种被归为完全依赖,而 HDIwa和 HDImax则更能反映实际差异,仅 Lithodes santolla 显示完全依赖。这提示研究者需根据研究目的选择合适的聚合方法。
4. 栖息地依赖指数的应用
HDI 在 conservation biology 中可评估物种因栖息地丧失的风险,如 IUCN 红色名录物种的栖息地依赖性分析,能辅助濒危物种评估与关键栖息地识别。在生态系统服务经济 valuation 中,可修正传统假设,仅将依赖比例纳入价值计算,避免高估或低估。此外,HDI 可为 ecosystem-based management 提供数据支撑,优化栖息地适宜性模型,指导海洋保护区规划等空间管理实践,同时可灵活适配陆地生态系统,如根据陆生节肢动物的变态发育特点调整指标。
5. 研究局限与未来方向
研究指出,HDI 的局限性包括不同聚合方法的假设偏差(如 HDIwa忽略功能重要性差异、HDIp可能放大非关键依赖)、数据缺口导致的评估不确定性,以及难以捕捉栖息地丧失的时空动态效应和种内种群差异(如鳕鱼不同生态型对海带森林的依赖差异)。未来研究需扩展至更多栖息地类型,利用长期监测数据验证 HDI 的预测效能,进一步提升其普适性与准确性。
6. 结论
栖息地依赖指数(HDI)突破了传统研究的局限性,通过整合物种生命周期的多维栖息地功能需求,提供了标准化、可比较的量化工具。其纳入证据置信度的设计增强了结果的可靠性,为生态保护、资源管理和政策制定提供了科学依据。尽管存在方法选择与数据获取的挑战,HDI 仍为理解物种 - 栖息地关系的复杂性开辟了新路径,对全球生物多样性保护目标的实现及可持续生态系统管理具有重要推动意义。