《Global Ecology and Conservation》:Movement ecology of post-breeding gulls reveals wetland connectivity in northwestern Africa
编辑推荐:
湿地是全球受威胁最严重的生态系统之一,其丧失日益损害景观连通性(landscape connectivity),而后者对水鸟种群(waterbird populations)的持续存续至关重要。在地中海地区,尤其是西北非,保护优先性(conservation
湿地是全球受威胁最严重的生态系统之一,其丧失日益损害景观连通性(landscape connectivity),而后者对水鸟种群(waterbird populations)的持续存续至关重要。在地中海地区,尤其是西北非,保护优先性(conservation prioritisation)主要聚焦于支持高鸟类数量的地点,而湿地在维持功能连通性中的作用仍认识不足。在此,研究人员以黑头鸥(Chroicocephalus ridibundus)作为模式迁徙水鸟(model migratory waterbird),量化摩洛哥的湿地连通性(wetland connectivity)。研究人员获得64只在伊比利亚半岛西南部繁殖个体的高分辨率GPS(Global Positioning System,全球定位系统)追踪数据。研究人员将其中19只迁至摩洛哥个体的轨迹与网络分析(network analyses)结合,以识别贡献于空间连通性(spatial connectivity)的关键地点和栖息地类型。被追踪黑头鸥依赖由26块湿地组成的异质性网络(heterogeneous network),包括河流、水坝、潟湖和临时性湿地。它们也利用垃圾填埋场(landfills)和污水处理厂(wastewater treatment plants,WWTPs)等人类活动相关栖息地。网络分析揭示了连接稀疏但具空间结构的系统,连通性集中在三个主要地理区域。若干未保护湿地,尤其是河流和水库,表现出高介数中心性(betweenness centrality)值,表明其对维持网络完整性的重要性可与现有拉姆萨尔湿地(Ramsar sites)相比。移除模拟(removal simulations)凸显连通性对湿地网络中少数关键地点(节点,nodes)丧失的脆弱性。此外,GPS数据表明,7月至9月摩洛哥湿地对黑头鸥的重要性高于eBird数据所预期。研究结果表明,纳入基于移动的连通性指标(movement-based connectivity metrics)可改善湿地保护规划(conservation planning)。保护功能重要的湿地对于保障西北非水鸟连通性,进而维护生态系统韧性(ecosystem resilience)至关重要。
研究背景方面,湿地是生物多样性丰富且提供水净化、供水、洪水缓解、土壤肥力和生态旅游等生态系统服务的生态系统,并通过提供食物、庇护和繁殖地支持水鸟多样性。但人类活动导致全球天然湿地广泛丧失和退化,地中海地区尤其淡水和其他低盐度栖息地丧失迅速。西北非如摩洛哥对越冬、繁殖和迁徙水鸟十分重要,约50万只水鸟在此越冬,数百万只个体迁徙经过摩洛哥湿地;这些湿地受到直接排水、上游水坝建设、地下水开采、污染、外来鱼类引入、强烈放牧和割芦苇等威胁。现有保护优先性多依据高鸟数地点和冬季国际普查,但普查不能反映不同地点如何通过鸟类移动相连,且仅在白天一次进行。网络分析可理解利用湿地的物种时空动态和湿地连通性,但空间生态学中应用不足;GPS追踪结合网络理论可量化个体移动和空间连通性。黑头鸥(BHG)不强烈依赖海洋,更关联内陆淡水,其繁殖成功对自然地中海湿地干旱敏感,同时利用污水处理厂(WWTPs)和垃圾填埋场,可能传播病原体和抗微生物药物耐药性(AMR,Antimicrobial Resistance),并运输塑料和碎片。因此,研究人员以BHG为模式迁徙水鸟,结合高分辨率GPS追踪与网络分析,评估摩洛哥湿地连通性,并考察非湿地栖息地,包括WWTPs和垃圾填埋场。具体目标为:描述受保护与未保护湿地基于GPS追踪鸥停留时间的重要性;量化BHG栖息地利用并区分湿地类型和重要人为栖息地;检验单个湿地对BHG介导的空间连通性的贡献并识别维持区域网络连通性的关键湿地;将非洲BHG分布和物候的GPS数据与eBird公民科学数据比较。
关键技术方法方面,研究人员于2022和2023年繁殖季在西班牙西南部伊比利亚半岛Do?ana Natural Park的Veta la Palma(700对黑头鸥繁殖群)标记64只成年BHG;纳入迁入摩洛哥的19只、2022—2024年35鸟年。GPS/GSM发射器设10 min定位,电量充足时boost为1 min;重采样15 min,剔除>100 km h
-1,以<10 km h
-1识别湿地关联。采用Track2KBA估计50%与95%核密度估计(KDE)利用分布(UD),划分湿地类型及垃圾填埋场、污水处理厂等人为栖息地。以26个湿地为节点、鸥轨迹为边构建无向加权网络,使用igraph计算直径、密度、模块性、介数中心性和度,并进行节点移除模拟(巨型组件、平均路径长度)。eBird 2025约47,000条观测用于季节比较。
研究结果方面,3.1 黑头鸥的分布与季节变化(Distribution and seasonal variation of BHGs):通过比较eBird观测与GPS追踪数据发现,摩洛哥西北部和大西洋沿岸eBird sightings最集中,并与被追踪鸥核心活动区匹配,但eBird覆盖范围更广,包括地中海沿岸和更广泛内陆。eBird出现高峰为2月至6月,4月至5月最大;GPS位置来自19只标记鸟和35鸟年,主要集中于6月至次年11月,7月至8月最大,与伊比利亚半岛繁殖后时期重合。结论是GPS数据表明摩洛哥湿地在7月至9月对BHG的重要性高于eBird数据预期,公民科学与GPS追踪提供互补视角。
3.2 GPS追踪个体的主要栖息地利用(Main habitats used by GPS-tracked gulls):通过UD95和UD50及栖息地分类得出,BHG覆盖UD95面积2297 km
2,UD50面积393 km
2。永久湿地、农业用地和河流是主要栖息地,平均占比分别为37.58%±9.77、34.13%±9.59和31.75%±8.86,其次是牲畜区12.51%±3.27、港口8.34%±6.66和临时湿地6.51%±3.58;WWTPs、垃圾填埋场、盐田、海洋和城市区各平均低于3%。总体上,BHG在摩洛哥非飞行时间中42%位于陆生栖息地,58%位于水生栖息地。研究识别出14个垃圾填埋场和9个WWTPs;Kenitra垃圾填埋场有7只鸟,Ksar el Kbir WWTP有5只鸟;Souss 2垃圾填埋场有131次访问,Casablanca 2 WWTP有31次访问。结论是BHG依赖异质性湿地网络并利用人为栖息地,具有AMR和污染物跨生态系统传播的潜在意义。
3.3 网络分析(Network analyses):通过将19只标记BHG在26个离散湿地和5种湿地类型间的1,430次连接归为54种组合,构建网络。网络直径17,密度0.24,模块性0.38,与100个随机网络无显著差异(R-score=-0.32;P=0.94)。湿地连通性集中在North Atlantic Plains & Hills,并进一步集中于Tanger-Tétouan-Al Hoce?ma和Rabat-Salé-Kénitra区域。最强连接包括Sbou river与Merja Sidi Boughaba、Merja de Fouwarate与Sbou river、Complexe du bas Loukkos与Oued makhazin dam。最高介数节点依次为Oued makhazin dam、Sbou river、Barrage Sidi Mohammed Ben Abdallah、Ikem river delta和Mohammedia delta。节点移除模拟显示,移除Sbou river导致连通性下降最大,其次为Oued makhazin dam、Kouachia dam和Barrage Al Massira;移除Ikem river delta导致平均路径长度增加最大。结论是网络连接稀疏但具空间结构,若干未保护河流和水库对网络完整性重要,连通性对少数关键节点丧失敏感。
讨论部分总结:研究人员将网络分析应用于迁移BHG的GPS追踪数据,揭示西北非湿地空间连通性。被追踪鸥使用从垃圾填埋场、WWTPs到多种相连自然和人工湿地的广泛栖息地,26个湿地中部分受保护。追踪鸟代表伊比利亚半岛西南部繁殖亚群,摩洛哥BHG来自欧洲多地;未使用非洲地中海沿岸,可能与标记地在大西洋沿岸、直布罗陀风况及环志回收一致有关。个体主要集中于Tanger-Tétouan-Al Hoce?ma和Rabat-Salé-Kénitra,少数继续迁往撒哈拉和塞内加尔。eBird与GPS季节差异可能受摩洛哥春季观鸟旅游影响,二者具互补性。BHG利用WWTPs和垃圾填埋场,对AMR传播具潜在意义;摩洛哥垃圾填埋场相对重要,可能与大型鸥竞争较少有关;利用牲畜农场提示One Health框架意义。网络节点多为河口等沿海湿地,因淡水来源、天然淡水湿地排水和河流提供栖息地。移除关键节点可降低网络连通性,影响水鸟停歇和越冬,增加移动成本并限制个体在适宜栖息地间移动。Sbou river在移除分析中最重要,Sebou basin是摩洛哥水鸟关键区,占全国冬季BHG约30%,并拥有多种其他水鸟高比例,同时是人口密集和拥有30多座水坝的社会经济区。水坝已成为重要水鸟湿地,Oued makhazin dam、Kouachia dam和Al Massira dam具强连通重要性。26个湿地中9个为Ramsar sites,约占摩洛哥38个Ramsar sites的四分之一;Though Ramsar designation有积极影响,但指定本身不能防止水文改变和人为压力,Tahaddart Estuary退化即为例子。未保护地点尤其是Oued Makhazin dam对连通性重要,支持其保护。研究结果可能对西南伊比利亚繁殖BHG种群较特异,需对其他欧洲繁殖种群开展非繁殖期GPS追踪比较。BHG连通路线可能也对这些受关注水鸟如marbled teal(Marmaronetta angustirostris)或red-knobbed coot(Fulica cristata)重要,类似连通性分析可支持基于证据的保护决策。
研究结论(译):研究结果表明,纳入基于移动的连通性指标能够改善湿地保护规划。保护功能重要的湿地对于保障西北非水鸟连通性,进而维护生态系统韧性至关重要。