原始林与经营林中生物遗产驱动地衣多样性:老龄活树与大型枯木的关键作用

【字体: 时间:2025年08月13日 来源:Forest Ecosystems 4.4

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  本研究针对全球原始林丧失导致的生物多样性危机,通过对比西喀尔巴阡山脉混交山毛榉原始林与经营林的地衣群落,发现原始林的地衣物种丰富度(25.3%)和红色名录(RL)物种丰富度(50%)显著更高。研究采用广义最小二乘法(GLS)模型揭示经营林中地衣多样性受最大树龄、枯木直径等结构因素显著影响,而原始林因结构饱和仅海拔具解释力,为森林保护与生态经营提供关键科学依据。

  

随着人类活动加剧,全球原始森林(Primary forests)正以惊人速度消失,欧洲仅存3%的原始林覆盖。这类生态系统以其复杂的结构和自然演替过程,成为众多专性物种的最后避难所。然而,关于原始林与经营林(Managed forests)的生物多样性差异研究仍存空白,尤其对地衣(Lichens)这类对环境变化极度敏感的指示生物而言。地衣因其缓慢扩散速率、高度特化的生态位需求以及对老龄树(Old trees)和枯木(Deadwood)的依赖,成为评估森林管理影响的理想模型。

捷克生命科学大学(Czech University of Life Sciences)森林生态学系的研究团队在西喀尔巴阡山脉设立50个永久样地,通过树轮年代学(Dendrochronology)重建林分历史,结合标准化地衣调查,首次量化了原始林与经营林的地衣多样性差异。研究发现原始林的地衣物种丰富度比经营林高25.3%,红色名录(Red-listed, RL)物种丰富度更高出50%,其中11种CR(极危)和EX(区域灭绝)物种仅存于原始林。该成果发表于《Forest Ecosystems》,为欧盟《自然恢复法案》的实施提供了关键数据支持。

研究采用三项关键技术:1)基于激光测绘和Field-Map软件的森林结构三维重建,记录活树(DBH≥6 cm)和枯木(DBH≥10 cm)参数;2)对1,210个树芯样本进行树轮年代学分析,确定最大树龄和干扰历史;3)标准化2.5小时/样地的地衣调查,涵盖5,156份标本的形态学与薄层色谱(TLC)鉴定。

3.1 地衣多样性差异

原始林累计记录126种地衣(62种RL),显著高于经营林的93种(31种RL)。物种累积曲线显示原始林的RL物种仍未饱和,而经营林的多样性增长趋于平缓。特殊用途林(Special-purpose forests)在经营林中表现最佳,但其RL物种数仅为原始林的23%。

3.2 结构因子的调控作用

GLS模型表明,经营林的地衣丰富度与最大树龄(p<0.001)和枯木直径(p<0.001)正相关,与活树基面积(BA)负相关(p<0.01),反映光照竞争机制。原始林则因结构饱和(枯木体积>198 m3/ha,最大树龄252年),仅海拔通过湿度梯度影响RL物种(p<0.05)。

4.3 保护启示

研究强调原始林作为地衣“多样性热点”不可替代,其大型枯木(>40 cm)和老龄树(>160年)构成“生物遗产”(Biological legacies)。对经营林,建议采用保留式林业(Retention forestry),通过延长轮伐期、保留枯木和创建异龄林分(Uneven-aged stands)提升生境适宜性。该成果为协调生物多样性保护与森林可持续经营提供了量化依据。

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