波浪暴露沙滩潮上带伞护类群的定量识别框架:以巴西东南部潮上带动物群为例

《Biological Conservation》:A quantitative framework for identifying umbrella taxa in the supralittoral zone of wave-exposed sandy beaches

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月06日 来源:Biological Conservation 5.1

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  伞护指数(Umbrella Index)被应用于30处沙滩的潮上带动物群。在记录的71个类群中,有12个满足有效伞护类群的标准。虎甲(tiger beetles)与隐翅虫(rove beetles)被评定为最佳伞护类群。伞护类群组合在生物多样性覆盖方面优于随机

  
伞护指数(Umbrella Index)被应用于30处沙滩的潮上带动物群。在记录的71个类群中,有12个满足有效伞护类群的标准。虎甲(tiger beetles)与隐翅虫(rove beetles)被评定为最佳伞护类群。伞护类群组合在生物多样性覆盖方面优于随机类群组合。经检验的伞护类群组合可支持特定情境下的区域监测。
研究背景与问题:全球沙滩正承受来自人类活动与气候驱动扰动在陆海交界处的强烈压力,其中潮上带(supralittoral zone,即罕见被潮汐与波浪到达的上部沙滩)所受压力尤为突出,海平面上升与城市扩张导致的生境丧失威胁着当地栖居物种。然而沙滩研究长期聚焦于潮间带底栖大型动物,潮上带动物组合相对被忽视,尽管其具有重要生态功能并依赖沙丘—沙滩的连通性。这一知识缺口使潮上带动物群的下降难以被察觉,进而危及养分循环、有机质加工与营养连通等生态系统功能。与需要耗费大量人力进行沉积物采样的底栖群落不同,潮上带动物组合可用标准化诱捕方法在大范围地理区域内高效调查,因而适合保护替代指标(conservation surrogates)的开发与应用。伞护类群指其保护预期可使多个同域物种受益的类群;伞护概念亦涵盖管理伞护物种。尽管该概念提供了低成本保护途径,其有效性仍取决于具体情境且常存争议:经典伞护框架假设为广域分布物种保护大片区域即可同时保护空间需求较小的物种,但生物多样性的维持依赖局域生态相互作用与生态过程,仅靠广泛空间覆盖无法保证,因此推动了定量识别与验证伞护类群框架的发展。伞护指数综合共现、稀有性与对人类胁迫的敏感性以识别有效伞护物种,这些互补属性偏好可检测但依赖生境、并对环境退化敏感的物种;多准则指数比仅基于空间重叠的方法提供了更广的排序基础。在多类群路径下,伞护组合倾向于包含反映不同生态限制的互补类群,Lambeck(1997)提出有效保护组合应整合代表不同限制因子(面积、资源、过程或扩散限制)的焦点物种,从而作为更广泛同域类群集合的替代。该路径尤其适用于波浪暴露沙滩,其地貌动力学、漂流藻类沉积与城市化形成异质条件,不同类群可能反映具有保护意义的不同生境特征。为此,研究人员在巴西东南部30个波浪暴露沙滩样段开发并检验了一个定量框架,以评估潮上带动物群作为空间保护规划伞护物种的潜力,对陆生节肢动物、鸻鹬类与海龟巢按共现、稀有性与对人类胁迫的敏感性进行排序,检验伞护组合是否比随机组合提供更高的生物多样性覆盖,并识别伞护类群丰度的驱动因子;该框架为后续生物监测项目识别候选类群。
关键技术方法:在巴西东南部三段海岸的30个沙滩样段开展调查,样段按可达性与明确潮上带的存在界定,一般间隔1–2 km并作为独立采样单元。2023年1–2月(南半球夏季)沿5条垂直于岸线的随机间距断面布设30个陷阱(pitfall traps,2 L聚乙烯容器,含海水与中性洗涤剂),于小潮夜间(17:00–05:00)过夜采样,每断面6个陷阱按标准化间距布设(高潮线以上1 m、植被边缘、植被内至内陆10 m);陷阱捕获的幽灵蟹现场鉴定后释放,其余生物经0.5 mm筛网收集、70%乙醇保存,尽可能鉴定至科并划分形态种,约9%个体(多为蜘蛛目,9个形态种)未能归科而作为单一类群处理。虎甲成虫在与陷阱采样同一野外活动中目视调查,每样段沿冲流带上界设3条随机位置50 m断面,记录全部个体。海龟巢位数据来自SIMBA平台(汇集Petrobras沙滩监测计划PMP与Caruara保护区的记录,两机构采用同一标准化方法),巢丰度经Google Earth Pro在平行于水线的150 m断面内计数。鸻鹬类于07:00–11:00沿潮间—潮上带交界、使用与虎甲相同的断面目视记录并依区域野外图鉴鉴定,由同一观察者实施以减少观察者偏差。原位环境测定包括激光衍射测定中值粒径、Emery法测沙滩坡度、以沙滩指数(Beach Index,BI)表征地貌动力学、漂流藻类湿重(WWW)量化;景观与遥感变量包括至最近河口距离(DNR)、MODIS NDVI植被覆盖与人类改造指标(HMc)建成环境组分。统计分析中,伞护指数(UI)保留原始组分但修改共现与敏感性:共现潜力(COP)由共现百分比(PCS)与丰富度增益(RG)合成,敏感性(SEN)基于对人类改造(HMc)的响应,稀有性(RAR)沿用原始公式;SEN以二项广义线性模型(GLM)拟合出现数据,候选预测因子为HMc、NDVI、潮上带中值粒径(SMGS)、BI、DNR与WWW(均VIF<3),以AICc排序并以最佳支持模型在最小与最大观测HMc下预测出现概率,按人类改造梯度上出现概率的比例下降计算。
研究结果:(1)伞护指数与类群排序:各分类群的伞护潜力以修改版伞护指数评估,共现潜力整合共现百分比与丰富度增益,敏感性基于对人类改造的响应,稀有性沿用原始表述;共现百分比以各样段丰富度相对最大丰富度的归一化值按含该类群样段数求均值,丰富度增益为类群存在与缺失样段间平均丰富度的比例增加并以出现加权因子(含类群样段数两倍与总样段数之比的较小值与1比较)校正,出现于不足半数样段的类群获得渐次降低的权重,负增益设为零,最终共现潜力为共现百分比与加权丰富度增益的算术平均;稀有性在中等出现频率处趋近1,在极稀有与极常见时均为0.5;敏感性由条件响应模型预测的出现概率比例下降乘以加权因子得到。(2)类群筛选与组合表现:71个记录类群中12个满足有效伞护类群标准,虎甲与隐翅虫被评为最佳伞护类群,伞护组合在生物多样性覆盖上优于随机类群组合。(3)监测应用:经检验的伞护组合可支持特定情境下的区域监测。
讨论与结论:研究表明,基于共现、稀有性与对人类改造敏感性的多准则伞护指数框架可有效筛选潮上带动物群中的伞护候选类群,虎甲与隐翅虫为最佳伞护类群,且伞护类群组合较随机类群组合提供更高的生物多样性覆盖,验证后的伞护组合能够支持特定情境下的区域监测;该框架识别出可供后续生物监测项目评估的候选类群。结论译文:伞护指数被应用于30处沙滩的潮上带动物群;在记录的71个类群中,有12个满足有效伞护类群的标准;虎甲与隐翅虫被评定为最佳伞护类群;伞护类群组合在生物多样性覆盖方面优于随机类群组合;经检验的伞护类群组合可支持特定情境下的区域监测。
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