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北方森林扰动与野生动物栖息地:驯鹿、驼鹿与熊类食物资源的时空动态研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月27日 来源:Global Ecology and Conservation 3.5
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在北方森林生态系统中,伐木和野火导致成熟林向早期演替林转化,直接影响驯鹿(Rangifer tarandus caribou)等专性物种的栖息地丧失,同时促进驼鹿(Alces americanus)和熊类(Ursus spp.)等广适性物种的栖息地扩张。本研究通过采集加拿大艾伯塔省251个采伐迹地、264个火烧迹地和256个驯鹿活动区的植被数据,结合广义线性模型(GLM)分析,揭示了不同扰动类型下森林结构与野生动物食物资源的动态关系,为多物种共存管理提供了关键科学依据。
北方森林作为全球重要的碳汇和生物多样性热点,正面临野火和伐木的双重威胁。这些扰动不仅改变森林结构,更重塑了野生动物栖息地的格局。其中,依赖成熟林的驯鹿种群持续衰退,而适应早期演替林的驼鹿和熊类却因此受益。这种"扰动-栖息地-物种"的级联效应,引发了生态学家对"表观竞争"(apparent competition)机制的深入思考——当共享捕食者的猎物因栖息地改变而增加时,专性物种可能面临更高的灭绝风险。
为解析这一复杂关系,由阿尔伯塔大学等机构组成的研究团队在加拿大艾伯塔省88,900 km2的 boreal 和 foothills 森林中,系统调查了不同扰动类型下植被群落的重建过程。研究团队创新性地采用"时空替代法",通过比较0-40年生的采伐迹地(cutblock)、火烧迹地(wildfire)和>40年生的驯鹿活动区(caribou use sites),构建了森林属性与三种野生动物食物资源的定量关系模型。相关成果发表在《Global Ecology and Conservation》上,为协调森林经营与濒危物种保护提供了新视角。
研究采用分层随机抽样法选取771个样地,通过100-m2圆形样方记录胸径≥5 cm树木的基面积(basal area)、粗木质残体(CWD)等指标,并在嵌套的5-m2和1-m2样方中记录灌木、草本和地衣覆盖度。利用负二项广义线性模型(negative binomial GLM)分析食物资源(分8类)与森林属性的关系,通过20折交叉验证评估模型预测力。
驯鹿食物资源动态
研究发现地衣类(caribou lichens)在采伐迹地随落叶树基面积(BA.d)增加而减少,但在火烧迹地呈现自然子区域(NSR)特异性:中部混交林(central mixedwood)地衣随总基面积(BA)增加,而 boreal highlands 则相反。冬季驯鹿依赖的地衣在两类扰动区均随扰动年限(DT)延长而增加,验证了"地衣需要40年以上恢复期"的假说。
驼鹿与熊类食物资源
驼鹿喜食的灌木(moose shrubs)在采伐迹地与冠层盖度(CC)呈正相关,而熊类浆果灌木(bear shrubs)在 boreal highlands 的驯鹿活动区完全缺失。值得注意的是,落叶树基面积每增加1 m2/ha,驼鹿灌木覆盖度提升4.3%,但会导致驯鹿地衣减少2.8%,揭示了植被管理中的"此消彼长"效应。
自然子区域差异
研究首次量化了生态亚区(NSR)的调节作用:在 upper boreal highlands,驼鹿幼树(moose saplings)与CC正相关,而在 central mixedwood 却呈负相关。这种空间异质性提示单一管理策略可能适得其反。
讨论部分指出,采伐迹地通过促进落叶树种再生,短期内同时提升驼鹿(夏季灌木)和熊类(浆果)食物资源,但会抑制驯鹿关键的地衣食物。这种"三重效应"可能通过食物网放大捕食压力:驼鹿吸引狼群,浆果吸引熊类,最终导致驯鹿面临"表观竞争"陷阱。研究建议采用"时空隔离"策略:在景观尺度配置不同演替阶段的森林斑块,既保障木材生产,又维持驯鹿避难所。
该研究的创新点在于:首次在跨生态区的尺度上量化了扰动类型-森林结构-多物种食物链的级联效应;证实NSR是预测栖息地恢复轨迹的关键变量;为《加拿大驯鹿恢复战略》提供了基于实证的森林经营指南。正如作者强调的,有效的栖息地管理需同时考虑食物资源的动态变化及其对"捕食者-猎物"空间互作的潜在影响,这对全球 boreal 森林的可持续管理具有示范意义。
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