编辑推荐:
大型树洞(LTC)是大型树木中显著的结构,具有特定的生态功能。研究人员基于近370篇可区分大型树洞(以入口宽度约9 cm或更大为标准)的文献,总结了LTC的分布、动态、生态作用和保护问题。大型活体阔叶树提供了大多数LTC;活体针叶树和枯立木在某些生态系统中具有
大型树洞(LTC)是大型树木中显著的结构,具有特定的生态功能。研究人员基于近370篇可区分大型树洞(以入口宽度约9 cm或更大为标准)的文献,总结了LTC的分布、动态、生态作用和保护问题。大型活体阔叶树提供了大多数LTC;活体针叶树和枯立木在某些生态系统中具有重要性。由此产生的景观分布格局与较小树洞的差异在于:(i)在森林中的密度低一个数量级(>10 LTC ha–1即符合保护热点标准),且对经营管理更敏感;(ii)如果某些树木被保留至衰老期,在半开放的天然、乡村或城市景观中出现相对频繁。缓慢的木材腐朽过程对LTC的形成至关重要,也带来力学挑战,而这些挑战在树木保持存活时最易应对。速生阔叶树能在较早年龄形成LTC,但慢生树种能产生持久性树洞。相对较少的脊椎动物物种是LTC的专性利用者,但它们更常受到威胁,并往往对人类具有象征意义。尤其是那些防御捕食者能力较弱的物种,往往只利用(并竞争)可用树洞中的一部分。对于无脊椎动物而言,LTC构成承载特定集合的微生态系统。要使LTC作为人为主导生态系统中的功能性组成部分得以维持,需要前所未有的规划时间尺度,并根据景观类型和树种采取不同的树木保留与补充策略。在景观规划方面,LTC形成的生态和社会经济前提条件及其超越栖息地供给的生态系统功能仍未得到充分研究。
引言:大型树洞(LTC)是与大型树木相伴的显著结构,其大型开口和内部空腔削弱树干稳定性,因此只能在特定树木和条件下形成与持续。LTC在形成过程、相关生物多样性及社会文化价值方面均不同于较小树洞,且相关研究长期分散于森林病理学、野生动物生态学和园林学等领域。
材料与方法:该综述将LTC定义为入口宽度≥9 cm且通向内部腔室的树洞;类型包括腐朽形成的树干洞、大型啄木鸟洞、开口洞和枝桩洞,积水者称dendrotelms。形成途径分为腐朽途径与挖掘途径。文献检索采用滚雪球法,密度估计需满足最低样本量;鸟类分析使用全球物种体长、体重及巢洞宽度数据。
大型树洞的分布:LTC密度在不同气候带和生境中差异大,森林中中位数约3.3 ha
–1,约占所有树洞中位数(16 ha
–1)的21%。密度数据存在报告偏倚,偏向高密度值;入口尺寸是最常用标准,但腔体内部尺寸和物种特异性适合度可使可用密度降低一个数量级。温带至寒带LTC密度明显下降,热带和亚热带最高记录多为15–30 ha
–1,个别老林超过100 ha
–1。大树个体贡献主导林分尺度洞库,树种间差异显著;针叶树和枯立木在北方针叶林和干旱亚热带等特定生态系统中重要。采伐、火灾及城市农业景观中,大树的保留与处理方式强烈影响LTC密度;>10 LTC ha
–1可作为保护热点阈值。
大型树洞的自然发育与丧失:生物力学上,树干弯曲应力随中空比例增加呈指数上升,树木须保持稳定直至洞形成;腐朽途径由心材真菌分解开始,经枝折或损伤形成入口,水平扩展缓慢,每年仅数毫米;速生阔叶树较早形成LTC,慢生树种形成更持久树洞。挖掘途径以大型啄木鸟为主,如Dryocopus martius、Hylatomus pileatus和Campephilus magellanicus,它们可在有早期心腐的活树或死树中挖出完整洞,巢树年龄约55–160年;树洞持久性取决于树种、木材密度和树木存活状态。
大型树洞在养分循环中的作用:LTC是半开放微生态系统,积累木屑、水与有机残屑;动物排泄物使其成为氮矿化热点,腐木甲虫幼虫可富集磷;洞内可形成内生不定根,吸收养分并增加衰老树干稳定性。
动物对大型树洞的利用:脊椎动物使用者包括蝙蝠、熊、鸭类、猛禽、鹦鹉、犀鸟、巨嘴鸟和鸮类;体型与洞口宽度相关,热带专性大洞利用者比例较高。无脊椎动物以腐木甲虫、群居膜翅目和树洞积水水生动物为主;洞大小影响微生态系统复杂性,Osmoderma eremita被视为欧洲伞护种。关键限制因子包括内部容积、安全深度、底部平坦度、微气候和捕食压力;树洞再利用与竞争常见,洞口大小与物种防御能力影响共存。
保护大型树洞以维持生物多样性与生态功能:约30%的LTC营巢鸟类为全球受威胁物种。管理措施包括保护现存洞树、维持自然成洞过程、减少损耗;同龄林体系中延长轮伐期并保留洞树;城市和乡村景观中注重风险缓解和公众安全;巢箱、人工挖洞和修剪截干可临时补充洞源。需在景观尺度上规划,考虑多个时间尺度和文化认同。
结论:LTC形成条件苛刻、密度低且分布不均;大型活阔叶树是关键提供者;发育多阶段且缓慢;使用者敏感;存在种群受洞库限制的证据;需跨百年尺度的预防性规划,临时短缺可用巢箱和人工挖洞弥补。