一种树栖哺乳动物的季节性栖息地选择揭示了那些能够增强物种在气候变化背景下适应能力的景观特征

《Forest Ecology and Management》:Seasonal habitat selection in an arboreal mammal identifies landscape characteristics that improve species resilience under climate change

【字体: 时间:2026年01月07日 来源:Forest Ecology and Management 3.7

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  袋熊栖息地选择受微气候影响,研究显示其在温暖季节偏好高海拔西向地形利用对流冷却,凉爽季节选择北向地形依赖辐射增温,沟壑微气候全年重要。

  
斯蒂芬妮·博纳特(Stefanie Bonat)| 梅根·S·斯帕罗(Megan S. Sparrow)| 拉克兰·佩蒂特(Lachlan Pettit)| 凯莉·莉(Kellie Leigh)
Science for Wildlife有限公司,邮政信箱18号,布莱克希斯(Blackheath),新南威尔士州2785,澳大利亚

摘要

在气候变化背景下实现有效的保护工作需要了解物种对温度变化的反应,以及能够增强物种适应能力的景观特征。森林生态系统通过维持微气候来缓冲极端气候条件,这些微气候可能为物种提供庇护所,但微气候在动物栖息地选择中的作用仍需进一步研究。树栖物种相对容易受到风和太阳辐射的影响,它们在不同季节的栖息地偏好可以为全球变化下的保护工作提供参考。现有的栖息地选择研究通常使用基于地形的数据,但这些数据未能充分反映微气候的复杂性。为了评估微气候是否能更好地解释栖息地选择行为,我们首先利用水文特征对微气候进行了分析,并测量了其季节性温度变化。
为了研究考拉(Phascolarctos cinereus)的季节性栖息地选择行为,我们分析了澳大利亚新南威尔士州两个地点佩戴追踪设备的考拉的GPS位置数据及树木使用情况。我们将基于地形的栖息地模型与利用Strahler方法得出的微气候模型进行了比较。
研究结果表明,沟壑中的微气候全年都具有重要作用。考拉在不同季节对朝向、海拔和植被条件的偏好存在差异:在温暖季节,考拉更倾向于选择较高海拔和朝西的地点,这表明它们利用了盛行风带来的降温效果;而在寒冷季节,则更喜欢朝北的地点,可能是因为辐射热的作用。在其中一个研究地点,考拉在温暖季节更频繁地利用遮荫树木。这些发现强调了保护具有异质地形的景观及其相关的微庇护所对于保障物种在气候变化下的适应能力的重要性。

引言

全球气候变化正在显著影响物种、生态系统和生态过程(Mawdsley等人,2009年;Sirami等人,2017年)。人为导致的温度升高加速了极端天气事件的频率,尤其是干旱、火灾和洪水(Vásquez-Aguilar等人,2024年;IPCC,2023年;CSIRO和BOM,2024年),加剧了生物多样性的丧失,可能引发物种灭绝(Oliver和Morecroft,2014年;Lunney等人,2014年;Román-Palacios和Wiens,2020年)。因此,了解物种如何利用景观对于保护管理工作至关重要,以确保采取有针对性的措施和政策(Lindenmayer等人,2022年;Keppel等人,2024年),而栖息地选择分析在这方面可以提供帮助(Davies等人,2013年)。
多样的景观特征在极端天气事件中可以为物种提供庇护所,使它们得以生存并可能进一步扩展(Morelli等人,2020年)。行为更加灵活或移动能力较强的物种可能更适应长期生存(Wagner等人,2020年;Hieb等人,2023年)。气候庇护所可以在不同尺度上存在,为物种提供多种类型的保护,包括温度、水分、火灾和生物因素的缓解(Reside等人,2014年;Keppel等人,2012年)。在景观尺度上,高海拔、高湿度或良好的风阻等因素可以保护区域免受区域气候的影响(Shrestha等人,2014年;Ashcroft等人,2009年)。在更小的尺度上,与微气候相关的微庇护所可能与区域气候脱钩,从而影响栖息地选择和动物行为(Andrew和Warrener,2017年;Malanson等人,2024年)。在气候变化背景下进行物种保护时,必须考虑微气候的作用(Keppel等人,2024年),但目前关于动物如何利用微气候的信息仍然有限,可以通过改进动物活动和景观特征的数据来弥补这一不足(Briscoe等人,2023年)。
遥感数据因其广泛的空间覆盖范围和成本效益而被广泛用于模拟栖息地适宜性和识别潜在的庇护所(Kemppinen等人,2024年)。然而,遥感数据可能无法捕捉到与动物体温调节和行为反应相关的精细微气候变化,且在没有实地验证的情况下其解释可能会产生误导,从而影响保护决策(Ríos-Salda?a等人,2018年)。因此,将遥感数据与实地测量相结合对于理解动物与其热环境之间的相互作用至关重要(Hampton等人,2013年;Kemppinen等人,2024年)。
森林通过提供栖息地和多样的微气候,在维护物种适应能力方面发挥着关键作用(Takemoto,2004年;Bhandari,2011年)。迄今为止,很少有研究获取局部景观温度数据以了解微气候对动物活动的影响(例如Moyer-Horner等人,2015年;Briscoe等人,2022年;Pigeon等人,2016年),尤其是对于树栖哺乳动物(Lindenmayer等人,2022年;Ellis等人,2010年)。
对树栖动物的研究表明,体温调节行为是它们栖息地选择的重要因素(Kosheleff和Anderson,2009年),这通常表现为它们在不同条件下改变在树上的位置(Briscoe等人,2014年;Mella等人,2024年)。本研究重点关注考拉(Phascolarctos cinereus)的季节性栖息地选择行为。考拉在澳大利亚被列为濒危物种(《环境保护和生物多样性保护法》1999年),其分布范围涵盖三个州(DCCEEW,2024年)。考拉主要在黄昏到黎明期间活动,此时它们进行大部分进食。然而,考拉有时也会在白天选择树冠较厚的树木,这些树木主要用作庇护所而非进食场所(Callaghan等人,2011年;Kavanagh等人,2007年)。此外,考拉不像许多树栖物种那样利用树洞作为庇护所,这限制了它们应对温度升高和极端天气事件的行为策略(Briscoe等人,2014年;Kavanagh等人,2007年)。但在某些地点,沟壑和河岸带等景观特征可以提供微气候,成为气候微庇护所。先前的研究表明,在干旱地区,河岸带的考拉数量更多,因为那里水分更充足、树叶质量更好(Smith等人,2013年);而在其他地点,庇护所的选择则与水分和土壤养分有关(Seabrook等人,2011年)。总体而言,河岸带的微气候因其遮荫效果更好、温度更低、湿度更高而成为多种物种的潜在庇护所(Mac Nally等人,2000年;Garfì等人,2021年)。
尽管考拉的分布范围广泛,但它们承受极端条件的能力有限,干旱和热浪期间种群数量显著下降就说明了这一点(Crowther等人,2014年;Lunney等人,2012年)。因此,了解物种在不同条件下利用的景观特征及其作为气候庇护所的作用对于理解考拉和其他森林栖息物种的适应能力至关重要(De Frenne等人,2021年)。
许多澳大利亚本土物种已经受到人类活动的影响,预计气候变化将进一步加剧这些影响(Adams-Hosking等人,2012年;Mella等人,2019年)。然而,如果没有考虑季节性栖息地利用情况的基线数据,这些影响可能会被自然气候变异性(如干旱、极端温度和不可预测的降水模式)所掩盖(Hoffmann等人,2019年)。
新南威尔士州的大蓝山世界遗产区(GBMWHA)被认为可以为考拉和其他物种提供气候庇护(Hammill和Tasker,2010年)。该地区地形多样,气候条件、海拔和微气候各异,拥有丰富的桉树林栖息地供考拉选择(NPWS,2009年;NPWS和Environment Australia,1998年)。这些因素使其成为评估考拉栖息地选择与环境和生物物理变量关系的理想场所。先前的研究表明,像GBMWHA这样的异质景观应优先得到保护,因为它们为多种物种提供了多样的微气候和环境条件(Oliver等人,2010年;Keppel等人,2024年)。我们通过调查两个不同地点的考拉栖息地使用情况来验证这一观点。
在这项研究中,我们结合了考拉的位置数据、部署在各个微气候区域的本地温度记录仪以及遥感数据,以了解考拉在不同条件下的栖息地选择行为(图1)。我们试图探讨动物是否会在不同天气条件下调整栖息地偏好,并研究影响季节性栖息地选择的驱动因素。我们假设考拉会选择归一化植被指数(NDVI)较高的区域,因为该指数可以反映植被状况,且先前的研究表明考拉偏好健康、含水量较高的树木和树叶(Law等人,2018年;Davies等人,2014年;Ellis等人,2010年)。此外,由于某些地点的河岸带或沟壑微气候对考拉很重要,我们利用当地测量的水文特征温度来描述这些微气候,并评估考拉是否将其作为庇护所。我们将基于微气候的GIS模型与基于坡度的地形GIS模型进行了比较,后者常用于反映景观异质性(Holtmeier和Broll,2012年)。

研究地点

本研究于2022年9月至2024年3月在GBMWHA的两个具有不同景观特征的地点进行,这两个地点分别代表了两个考拉种群:Wollemi和Kanangra-Boyd(图2)。研究期间Wollemi的平均月降水量为98毫米,Kanangra-Boyd为81毫米(见附录A中的图A.1),而平均最高气温分别为Kanangra-Boyd的18.7°C和Wollemi的25.9°C(数据来源于最近的气象站)。

微气候温度数据

为了描述微气候,我们分析了影响iButton位置记录温度的环境、地形和季节性因素。模型中包含的固定因素解释了97.7%的温度变化,随机因素解释了剩余的2.2%的变化。模型输出结果见附录(表C.1)。研究地点对温度有显著影响,因为两个地点的海拔高度不同(

讨论

详细的动物活动数据常与遥感数据结合使用,以解释动物的栖息地选择模式,因为遥感指数可以免费或低成本获取(Kemppinen等人,2024年),并且有助于保护管理工作(Crego等人,2021年;Handcock等人,2009年)。我们利用这些指数(如NDVI、地形)来了解考拉的栖息地选择。然后,我们研究了基于水文特征的微气候是否

结论

随着气候变化影响的日益明显,气候庇护所对野生动物的生存变得愈发关键(Keppel等人,2012年)。森林作为复杂且动态的生态系统,提供了重要的栖息地并维持了多样的微气候(Bhandari,2011年;Wagner等人,2020年;Takemoto,2004年)。我们的研究结果为了解这种树栖哺乳动物的栖息地选择提供了见解,这种动物常被用作保护同一栖息地中其他陆地脊椎动物的参考物种(Lindenmayer等人,

作者贡献声明

斯蒂芬妮·博纳特(Stefanie Bonat):负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据分析、数据管理。梅根·S·斯帕罗(Megan S. Sparrow):负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据分析。拉克兰·佩蒂特(Lachlan Pettit):负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法论研究、数据分析、概念构建。凯莉·莉(Kellie Leigh):负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、项目管理、方法论研究、资金筹集,

资金支持

该项目得到了澳大利亚新南威尔士州政府的支持,依据新南威尔士州考拉战略的考拉研究计划以及圣地亚哥动物园野生动物联盟的资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究部分动物的GPS位置数据由新南威尔士州政府气候变化、能源、环境和水资源部门(NSW Government Department of Climate Change, Energy, Environment and Water)的T. Jessop提供。作者感谢志愿者Brie Sloggett和Lacey Hofweber在考拉追踪方面的协助,以及Arianne Weiss在GIS方法方面的指导。
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