原生与外来物种更新潜力及对干扰的响应:多样性指数与空间格局分析

【字体: 时间:2025年05月29日 来源:Ecological Frontiers

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  为探究保护森林中原生和外来物种更新潜力及对干扰的响应,研究人员以孟加拉国 Khadimnagar 国家公园为对象,分析多样性指数,评估 IDW、OK、EBK 插值技术。发现外来物种 pielou 均匀度指数(E)对干扰呈显著正响应(p=0.0087,r=0.41),EBK 和 OK 分别为原生、外来物种最佳插值法,为保护提供依据。

  
在热带森林生态系统面临严重威胁的当下,生物多样性锐减、森林结构退化等问题日益凸显。尤其是人为干扰如伐木、土地侵占等,不仅破坏原生植被再生,还为外来物种入侵创造条件。然而,目前关于原生与外来物种在干扰下的更新差异,以及如何通过空间建模精准定位多样性热点的研究仍不充分,这使得制定针对性保护策略缺乏科学依据。

为填补这一研究空白,来自孟加拉国相关研究机构的研究人员以位于该国东北部的 Khadimnagar 国家公园(KNP)为研究区域,开展了 “原生与外来物种更新潜力及对干扰的响应:多样性指数与空间格局分析” 的研究。该研究成果发表在《Ecological Frontiers》,为热带森林的生物多样性保护与管理提供了重要的理论支撑与实践指导。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,利用 ArcGIS 在研究区域内随机选取 50 个 20m×20m 的样地,收集干扰数据(如伐木、林冠空隙、土壤侵蚀等);同时,在每个样地内随机设置 2 个 2m×2m 的子样地,用于采集植物更新数据。其次,运用反距离加权法(IDW)、普通克里金法(OK)和经验贝叶斯克里金法(EBK)三种空间插值技术,并通过带误差估计的交叉验证评估其精度,以确定最佳的多样性制图方法。

自然更新现状


研究共记录到 564 株更新个体,分属 31 个物种(22 种原生、9 种外来)、22 个科。其中,桑科(Moraceae)更新物种数量最多(4 种),其次为楝科(Meliaceae,3 种)。从保护状态看,58% 的物种属于 “低关注度”,9% 为濒危物种。原生物种的香农 - 威纳指数(H,2.49)、辛普森指数(D,0.11)、玛格丽夫指数(R,3.76)和皮洛均匀度指数(E,0.51)均高于外来物种(分别为 1.79、0.18、1.26、0.58),表明原生物种在多样性水平上更具优势。

干扰对更新的影响


通过分析多样性指数与干扰的相关性发现,外来物种的皮洛均匀度指数(E)对干扰呈现显著正响应(p=0.0087,r=0.41),即干扰强度增加时,外来物种在群落中的分布均匀性提高,可能更利于其扩张。而原生物种的各项多样性指数与干扰的相关性未达显著水平,暗示原生群落对干扰的响应更为复杂或具有一定缓冲能力。

空间插值技术比较


通过交叉验证评估,经验贝叶斯克里金法(EBK)在原生物种多样性制图的准确性和精度上表现最优,而普通克里金法(OK)更适合外来物种的空间格局预测。这一结果为后续精准定位生物多样性热点区域和退化区域提供了可靠的技术手段,有助于提高保护措施的空间靶向性。

结论与讨论


本研究揭示了热带干扰森林中原生与外来物种的更新差异及其对干扰的响应机制。原生物种在多样性组成上占主导地位,但外来物种在干扰环境下的均匀度优势可能威胁生态系统稳定性。空间插值技术的筛选结果表明,不同物种类型需采用差异化的制图方法,以提升保护策略的科学性。研究结果不仅为 KNP 的森林管理提供了基线数据,还构建了 “野外调查 - 空间建模” 的方法论框架,可复制应用于全球类似生态系统的生物多样性评估。

该研究的重要意义在于,首次在孟加拉国热带森林中系统对比了原生与外来物种的更新动态及其空间分布,为识别关键保护区域、制定干扰管理政策提供了实证依据。同时,研究强调了整合生态学调查与空间分析技术的必要性,为应对全球森林退化和生物入侵问题提供了新的视角和工具。未来研究可进一步拓展至长期动态监测,以深入理解干扰 - 更新 - 入侵的复杂互作机制,为实现森林生态系统的可持续恢复提供更全面的科学支撑。
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