北美温带森林中森林组成与城市发展配置对蝙蝠活动及多样性的物种特异性影响机制研究

本研究针对温带森林生态系统因人类活动导致的景观格局变化问题，通过多年度声学监测数据，系统分析了森林与城市景观组成（composition）和配置（configuration）对蝙蝠活动及多样性的多尺度影响。研究发现不同蝙蝠物种对景观特征响应存在显著差异，其中森林破碎化指数（LPI）和城市边缘指数（PARAMN）是关键驱动因子，为北美温带森林保护规划提供了景观尺度的科学依据。

　　

在北美温带森林生态系统中，森林正面临城市化加剧带来的双重挑战：一方面，城市扩张改变了森林景观的组成（composition）；另一方面，人类活动导致森林配置（configuration）呈现高度破碎化。这种变化对依赖森林栖息的蝙蝠群落产生深远影响——作为生态系统健康的重要指示物种，蝙蝠通过害虫控制、传粉等服务维持生态平衡，但其种群却因栖息地丧失持续衰退。尽管已有研究探讨了热带森林中蝙蝠对景观变化的响应，但温带森林生态系统的相关研究仍存在显著空白，特别是景观组成与配置的相对重要性尚未明确。

为解决这一科学问题，来自中国的研究团队利用北美蝙蝠监测计划（NABat）2016-2021年在北卡罗来纳州获取的270个夜间声学监测数据（覆盖54个10km×10km网格），首次系统评估了落叶林、常绿林、混交林和城市发展四类土地覆盖的11项景观指数（包括CA、PLAND等组成指数和LPI、AI等配置指数）对8种蝙蝠活动的影响。研究采用单变量模型和层次分割（hierarchical partitioning）方法，揭示了景观特征对蝙蝠群落的物种特异性调控规律。

关键技术方法包括：1）基于NABat标准化协议的移动样线声学监测（32km/样线，车速32km·h^?1
）；2）零交叉转换技术统一不同年份的声学文件格式；3）人工识别13,257段蝙蝠声脉冲至物种水平；4）通过Fragstats v4.2计算500-5,000m缓冲区内的景观指数；5）采用负二项分布的广义线性混合模型（GLMM）分析数据，并通过Moran's I检验控制空间自相关。

研究结果呈现三大发现：

1. 单变量模型揭示物种特异性响应：大棕蝠（Eptesicus fuscus）对落叶林配置指数呈现普遍正相关，而红蝠（Lasiurus borealis）活动与常绿林组成指数显著负相关。墨西哥游离尾蝠（Tadarida brasiliensis）作为城市适应种，其活动与城市聚集指数（AI-2500）呈强正相关（β=0.583, p<0.001）。

2. 景观配置主导生态影响：层次分割显示，6/8的蝙蝠物种活动方差主要由配置指数解释。其中落叶林最大斑块指数（LPI-500）对红蝠活动的解释贡献达31.15%，而常绿林LPI-5000对银毛蝠（Lasionycteris noctivagans）活动具有19.21%的解释力，均显示连续森林斑块对树栖蝙蝠的负面影响。

3. 多尺度效应差异显著：城市边缘指数（PARAMN-5000）在5,000m尺度上对总蝙蝠活动的解释贡献达21.94%，表明宏观尺度的城市-自然交错带具有资源互补效应。相反，三色蝠（Perimyotis subflavus）对500m尺度的落叶林斑块数量（NP）最敏感，反映其对微生境破碎化的脆弱性。

讨论部分指出，本研究首次证实：在森林覆盖稳定的温带生态系统中，景观配置（特别是破碎化程度）比组成更能预测蝙蝠活动格局。这一发现与热带高强度砍伐区的结论形成鲜明对比，暗示生态管理需因地制宜——在北美温带森林中，维持适度的森林异质性（如混交林边缘）比单纯追求森林面积更有利于蝙蝠保护。研究还创新性地提出"城市连接度阈值"概念，发现墨西哥游离尾蝠在2,500m尺度城市连通性达到峰值时活动激增，为城市规划中的绿色廊道设计提供了量化依据。

该成果发表于《Forest Ecosystems》，其重要意义在于：1）建立了景观指数与蝙蝠活动的物种-尺度-特征三维响应框架；2）颠覆了传统保护中"面积优先"的思维定式，证明配置优化可提升保护效率；3）为《北美蝙蝠保护战略》提供了基于多尺度景观建模的科学工具，尤其适用于城市化进程中的温带森林生态系统适应性管理。未来研究可结合激光雷达（LiDAR）等技术，进一步解析森林垂直结构与蝙蝠活动的耦合机制。