在老虎保护区域中,自然栖息地的破坏和破碎化趋势存在不一致性

《Journal of Environmental Management》:Inconsistent trends in disturbances and fragmentation of natural habitats in tiger conservation landscape

【字体: 时间:2026年01月07日 来源:Journal of Environmental Management 8.4

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  本研究采用双重指标框架评估了2000-2020年间76个亚洲虎保护区的人为影响和森林破碎化动态,发现自2010年后,栖息地退化加速,29个重点保护区的破碎化率相对较低,但东南亚虎栖息地面临最严峻威胁,已出现局部灭绝。结论强调需将栖息地质量纳入虎种群复兴计划,并加强跨边界合作。

  
邵玉婷|苏远波|王大伟|王天明
中国北京师范大学生命科学学院、生物多样性科学与工程教育部重点实验室、东北虎豹保护生态学国家自然科学基金重点实验室,邮编100875

摘要

栖息地的丧失和退化是亚洲虎(Panthera tigris)种群延续面临的主要威胁。2010年,全球老虎恢复计划(GTRP)承诺到2022年将野生老虎数量翻倍(即“Tx2”目标),但物种恢复计划通常不包括对栖息地破碎化或质量变化的监测。本文采用双指标景观风险分类框架,评估了2000年至2020年间76个老虎保护景观(TCLs)中干扰的时空动态。在这76个景观中,人类活动足迹和森林破碎化在20年间呈现出普遍且显著的增加趋势,2010年后增速分别达到了0.58%和0.36%。被认为对实现“Tx2”目标最为关键的29个景观并未遏制栖息地退化,但干扰率相对较低。此外,64.39%的TCLs处于风险之中,这与当前野生老虎种群数量持续下降的趋势一致。然而,不同虎亚种的栖息地中干扰率分布不均,低干扰率的景观为种群恢复提供了更有利的条件。特别是在东南亚,老虎种群和栖息地都面临严重威胁,越南、老挝和柬埔寨已经记录到局部灭绝现象。我们的研究结果强调了将栖息地状况纳入老虎恢复规划的紧迫性,并为跨境保护提供了重要启示。

引言

森林砍伐、大规模偷猎和气候变化正在改变和分割大型食肉动物的栖息地,而这些栖息地对生态系统服务和顶级捕食者的功能至关重要(Ripple等人,2015年;Suraci等人,2016年)。在过去50年里,全球超过70%的大型食肉动物种群数量急剧下降,其中狼、狮子和豹等物种的数量减少了50%以上(Chapron等人,2014年)。作为全球公认的旗舰物种,老虎(Panthera tigris)在维持生态系统完整性方面发挥着关键作用。尽管关于老虎的分类学仍有争议,基因组研究提出了两个主要的进化谱系(Wilting等人,2015年),但IUCN采用的保护和管理框架认可了九个亚种,其中五个亚种仍然存在于野外。这五个现存虎亚种分布在76个老虎保护景观(TCLs)中,但这些景观仅覆盖了它们历史分布范围的约7%(见图1)(Goodrich等人,2015年;Sanderson等人,2025年)。尽管全球野生老虎数量从2010年的大约3200只增加到2022年的大约4500只,但这一增长仍不足以缓解由于栖息地质量下降和人类活动增加所带来的压力(Vaidyanathan,2019年)。
作为一种广泛分布的物种,老虎种群依赖于广阔且连通良好的森林栖息地才能生存(Joshi等人,2016年)。亚洲的人口快速增长和城市化加剧了对自然资源的需求,加上基础设施扩张、农业边界推进和资源开采等人为压力,导致原始森林退化以及人与野生动物冲突的增加(Joy等人,2024年;Milda等人,2023年)。目前,约57%的TCLs位于距离道路5公里范围内,由此产生的偷猎压力导致猎物种群数量减少了20%以上,使老虎对栖息地面积、猎物质量和人类干扰极为敏感(Chapron等人,2014年;Struebig等人,2018年)。
破碎化的栖息地阻断了老虎种群之间的迁徙通道,限制了基因流动。这种干扰直接降低了遗传多样性,使种群对环境变化和疾病爆发的抵抗力减弱(Kolipakam等人,2019年)。孤立的种群更容易出现近亲繁殖现象,表现为繁殖失败、发育异常和免疫力下降(Jeong等人,2024年)。此外,小型和破碎化栖息地中猎物数量的减少进一步限制了老虎种群的生存能力(Li等人,2024年;Li等人,2024年)。例如,在印度破碎化的森林景观中,由于栖息地破碎化、边缘效应和人类活动增加,关键有蹄类猎物种群(如鹿)的数量减少了约30%(Bhandari等人,2025年;Joshi等人,2016年)。此外,孤立的栖息地还增加了领地冲突,这对幼崽和老年个体构成了更大的威胁。这些不利因素共同削弱了种群的稳定性和恢复潜力(Karanth等人,2020年;Puri等人,2022年)。
虽然人类活动和栖息地破碎化对老虎种群的不利影响在概念上已被充分认识,但它们在整个老虎分布范围内的时空动态和变化率仍缺乏定量研究(Suttidate等人,2021年)。将这些广泛的生态威胁转化为可操作的保护措施需要超越描述阶段,将关键过程转化为标准化、空间明确的指标(Thatte等人,2018年)。本文采用的双指标框架将生态理论与空间诊断明确联系起来。人类活动压力通过人类足迹指数(HFP)进行量化,该指数将多种人类存在指标整合为景观变化的累积度量(Geng等人,2023年)。结构性的栖息地退化则通过森林破碎化指数(FFI)来表征,该指数反映了由于森林斑块配置变化而导致的功能连通性丧失(Ma等人,2023年)。这一框架应用于所有TCLs,实现了从静态威胁描述向动态干扰轨迹诊断的转变。
研究表明,如果减少人类干扰,老虎种群具有自我恢复的能力(Li等人,2024年)。针对日益严重的眼老虎保护问题,2010年亚洲13个老虎分布国的官员在俄罗斯圣彼得堡召开了全球老虎恢复计划(GTRP)会议,制定了“Tx2”目标,即到2022年将野生老虎数量翻倍(全球老虎倡议秘书处,2011年)。范围广泛的评估确定了29个具有优良栖息地条件的优先TCLs(“Tx2 TCLs”),被认为是实现“Tx2”目标的合适景观(见图1),该计划已成为跨国保护合作的典范(Diepstraten等人,2022年)。然而,尽管全球恢复工作中普遍认识到栖息地丧失的问题,但对栖息地破碎化和景观连通性(栖息地质量的关键维度)的系统性监测并未在GTRP等主要跨国框架中得到一致实施(Gray等人,2017年)。早期的恢复工作优先考虑了易于实施的指标,包括种群数量统计、反偷猎执法和保护区覆盖率,这些措施对于阻止种群数量快速下降至关重要(Lamichhane等人,2018年;Shah等人,2024年)。相比之下,破碎化和连通性指标本质上依赖于尺度,方法复杂,难以在不同生态区域和国家管辖范围内标准化(Haddad等人,2015年;Schoen等人,2022年)。需要探索将连通性趋势与可操作的管理干预措施联系起来的框架,以及将它们整合到政策和规划中的方法(Gray等人,2017年)。
最近的景观尺度研究表明,人类活动和森林破碎化在陆地生态系统中普遍加剧。全球评估显示,2000年至2020年间人类活动显著增加,重塑了生物群落并加速了森林破碎化,特别是在欧亚北部和中国南部(Geng等人,2023年;Ma等人,2023年)。在老虎保护背景下,Sanderson等人(2023年)利用动态景观边界和种群数据揭示了TCLs内栖息地的减少和破碎化的加剧,提供了该物种分布范围内空间变化的关键证据(Sanderson等人,2023年)。然而,这类景观尺度评估主要描述了不同时间点之间的栖息地状态变化,并未量化干扰过程是在加速、稳定还是减缓,这对于评估政策效果至关重要,尤其是在2010年“Tx2”目标等重大承诺之后(Joshi等人,2016年;Sanderson等人,2023年)。此外,人类压力和栖息地破碎化往往被作为独立过程进行研究,限制了对它们综合生态效应的理解(Puri等人,2022年;Yang等人,2024年)。关键的是,大多数研究缺乏将空间干扰动态转化为标准化风险类型的框架,这些类型可以直接与特定亚种的脆弱性和国家保护绩效联系起来(Beger等人,2015年;Wilting等人,2015年)。尽管跨虎亚种和分布国的比较评估对于制定适应性保护策略至关重要(Schoen等人,2022年),但这些研究仍然有限。
在这里,我们将“Tx2”目标年份(2010年)作为分界点,将研究时期分为两个阶段:2000–2010年(Tx2之前)和2010–2020年(Tx2之后),基于20年的遥感数据集评估人类活动足迹和森林破碎化的动态变化。我们还纳入了更新的TCL干扰指标和老虎种群动态,以探讨景观干扰与种群反应之间的关联。具体目标如下:(1)分析2010年前后老虎栖息地中人类干扰和栖息地破碎化的趋势和速率;(2)研究29个Tx2 TCLs和47个非Tx2 TCLs中的干扰变化;(3)整合人类活动足迹和森林破碎化,以识别TCLs的干扰风险;(4)评估更新的TCLs干扰模式与老虎种群动态之间的关联,并比较不同分布国之间的老虎保护差异。我们的研究表明,大规模的TCLs处于风险之中,应成为未来老虎保护的焦点。

研究区域

我们从国际自然保护联盟(IUCN)红色名录数据库中提取了76个TCLs。这些TCLs的总面积为118万平方公里(见图1)(Goodrich等人,2015年)。为了确保2000–2020年研究期间的时间一致性,所有核心分析均使用2015年IUCN评估中划定的76个TCLs的静态边界进行。2015年后发布的更新TCL边界未被回溯应用于时间序列分析,以避免人为误差。

TCLs中人类干扰变化的评估

2000年至2020年间,超过50%的TCLs经历了高水平的人类干扰(见图3a,图S3)。2010年后,76个TCLs中HFPhigh的比例显著增加(配对t检验:t = 11.316,p < 0.001;表S4)。线性回归分析进一步量化了这一趋势,显示HFPhigh的斜率从2000–2010年的0.18(R2 = 0.823,p < 0.001)增加到2010–2020年的0.37(R2 = 0.976,p < 0.001)(见图3b–

TCLs中干扰的加速和不均匀分布

我们的分析显示,在整个老虎分布范围内存在明显的宏观趋势:自2010年以来,76个TCLs中有73个的人类压力加剧,而48个TCLs的森林破碎化程度加深,表明尽管有全球性的老虎恢复承诺,栖息地退化仍在继续。这一发现与独立评估结果一致,后者显示过去二十年老虎分布范围内的栖息地破碎化急剧增加(Sanderson等人,2023年)。这些发现表明……

结论

本研究显示,自2010年以来,大多数TCLs中的人类干扰加剧,森林破碎化持续存在,即使在实现了“Tx2”目标的TCLs中也是如此,这突显了保护目标与景观尺度过程之间的不匹配。亚种和地区之间的显著异质性进一步表明,保护结果受到国家治理能力和空间背景的强烈影响。综上所述,未来的老虎恢复策略必须超越……

CRediT作者贡献声明

邵玉婷:撰写——原始草稿、方法论、概念化。苏远波:调查。王大伟:验证。王天明:概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划(2024YFF1307300)和中国教育部基础与跨学科学科突破计划的支持。
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