非洲稀树草原木本植物密化与管理对昆虫及蝙蝠群落的影响机制与保护启示

本研究针对稀树草原生态系统管理引发的植被结构变化如何影响高阶营养级（昆虫与蝙蝠）这一关键问题，通过在南非MalaMala野生动物保护区开展五种生境管理方式的对比实验，揭示了木本植物覆盖度与草层高度对昆虫丰度/多样性和蝙蝠活动/多样性的差异化影响。研究发现高木本植物覆盖区域虽有利于昆虫群落，却显著抑制蝙蝠活动，而低植被复杂度区域呈现相反趋势，中间过渡带则支持二者的均衡发展。该研究强调了维持植被异质性对营养级联动与生物多样性保护的重要性，为全球变化背景下稀树草原可持续管理提供了科学依据。

　　

在全球气候变化与人类活动的双重压力下，非洲稀树草原正面临木本植物过度增殖（即“木本植物密化”，woody densification）的生态挑战。这种植被结构的变化不仅改变了草原的景观格局，更对依赖特定生境条件的野生动物产生了深远影响。尤其值得关注的是，作为生态系统中的关键指示类群，昆虫与蝙蝠既承担着传粉、害虫控制等重要生态功能，其种群动态也直接反映了生境管理的有效性。然而，当前关于管理措施如何通过改变植被结构间接影响高阶营养级的研究仍存在空白，特别是在非洲稀树草原这一具有全球重要性的生态系统中。

为系统解析这一科学问题，由Jessica Comley、Keenan Stears等学者组成的研究团队在南非MalaMala野生动物保护区展开了一项精心设计的野外观测实验。研究成果以题为“Woody densification and its management shape insect and bat communities in an African savanna”的论文发表于《Global Ecology and Conservation》，为稀树草原生物多样性保护提供了关键数据支撑和理论依据。

研究团队采用了多学科交叉的技术路线，主要关键技术方法包括：①基于五种生境管理方式（自然密化区、中间木本覆盖区、夏季割草区、冬季割草区及休憩区）的野外控制实验设计；②采用标准光诱捕技术对夜间飞行昆虫进行采样，并通过形态种（morphospecies）水平鉴定评估昆虫群落结构；③借助SM4BAT FS超声波探测仪进行蝙蝠声学监测，并通过聚类分析与手动验证相结合的方法对蝙蝠回声定位信号进行物种识别；④应用广义线性混合模型（GLMM）与非度量多维标度（nMDS）等统计方法量化植被参数与生物群落间的关联性。所有数据采集均在该保护区的三个独立实验站点完成，确保了实验设计的重复性与可靠性。

研究结果具体体现在以下四个方面：

3.1. 植被结构

通过系统测量树木密度与草层高度，研究发现不同管理方式造成了显著的植被分异。自然密化区域树木密度最高（52.70±6.94棵/100m²），而夏季与冬季割草区树木密度最低（1–1.67棵/100m²）。草层高度则以休憩区最高（59.40±1.36 cm），夏季割草区最低（12.20±0.42 cm）。这种植被梯度为研究生物群落的响应提供了理想实验场景。

3.2.1. 昆虫群落

通过灯光诱捕共采集到1,142号昆虫标本，涵盖10目106个形态种。其中双翅目（Diptera）、半翅目（Hemiptera）和鳞翅目（Lepidoptera）占主导地位。分析显示，昆虫群落组成显著受生境管理方式影响，中间木本覆盖区与密化区以特定蛾类（LEP 7）为特征物种，而割草区则以摇蚊（CHI 2）和小型蛾类（LEP 1）为主。昆虫丰富度与多度在木本覆盖较高的区域（中间带与密化区）达到峰值，夏季割草区则显著最低。模型分析进一步表明，昆虫多度与树木密度和草层高度均呈正相关。

3.2.2. 蝙蝠群落

声学监测共识别出14种蝙蝠，包括50%开阔空间觅食者、43%杂乱-边缘觅食者和7%杂乱环境特化种。群落结构分析表明，不同管理方式支持迥异的蝙蝠类群：密化区与开阔觅食的矮自由尾蝠（Chaerephon pumulis）关联密切，中间木本覆盖区则更适宜杂乱觅食的Smithers马蹄蝠（Rhinolophus smithersi），而冬季割草区吸引了祖鲁 serotine（Neoromicia zuluensis）与纳塔尔长指蝠（Miniopterus natalensis）。值得注意的是，蝙蝠活动强度在夏季割草区最高（1,710次记录），密化区最低（仅38.7次记录），与昆虫多度的分布趋势完全相反。树木密度被识别为影响蝙蝠活动的关键负向预测因子。

在讨论部分，作者深刻阐释了上述发现背后的生态学机制与保护意义。稀树草原的木本植物密化过程虽有利于昆虫的栖息与繁衍，却因植被复杂度升高限制了蝙蝠（尤其是开阔空间觅食类群）的飞行机动性与捕食效率，导致其活动强度急剧下降。相反，割草管理虽显著提升了蝙蝠的活动水平，却因植被简单化造成昆虫群落贫乏，潜在地形成了“生态陷阱”（ecological trap）——即蝙蝠被结构适宜的生境吸引，却面临猎物资源不足的生存风险。

这一营养级间的“空间错配”揭示了当前生境管理措施可能带来的非预期后果。中间木本覆盖区因其均衡的植被结构，同时支持了较高的昆虫多样性及中等强度的蝙蝠活动，成为维系营养级联动与生物多样性的关键生境类型。作者最终强调，为实现稀树草原生态系统的可持续管理，应避免采取单一化的植被干预策略，转而推广混合管理模式，维系景观尺度的生境异质性，从而保障不同功能群生物的共存与生态功能的完整发挥。

该研究不仅为非洲稀树草原的保护实践提供了科学依据，也为全球类似生态系统的管理贡献了重要范例。其跨营养级的研究视角、严谨的实验设计和创新的分析手段，为理解人类干预下生态系统的响应机制设立了新标杆。