《Biological Conservation》:Where are the mistletoes? Large declines in mistletoes in a savanna ecosystem over 30 years
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大型乔木是气生半寄生植物(hemiparasites)的重要宿主,其衰退很可能驱动槲寄生丰度下降。在半干旱稀树草原中,槲寄生通过富集土壤养分、提升林下多样性,并通过木瘤工艺品(woodroses)销售支持生计,从而提供生态与经济效益。然而,传播者与传粉者行为改
大型乔木是气生半寄生植物(hemiparasites)的重要宿主,其衰退很可能驱动槲寄生丰度下降。在半干旱稀树草原中,槲寄生通过富集土壤养分、提升林下多样性,并通过木瘤工艺品(woodroses)销售支持生计,从而提供生态与经济效益。然而,传播者与传粉者行为改变、过度采集、宿主树木丧失以及气候变化,正威胁其持续存在。研究人员评估了南非低地稀树草原中公社牧场(CRs)与保护区(PAs)内木本植物密度、受槲寄生感染树木以及两种形成木瘤的槲寄生物种——Erianthemum dregei 和 Pedistylis galpinii——在约30年间(1994年至2024年)的变化。研究期间,木本植物密度增加了61%,且CRs的密度比PAs高46%。相较之下,受槲寄生感染树木的密度和丰富度分别下降了33%和40%。尽管受感染树木的高度、茎干直径和冠幅面积在两个时期之间无显著差异,但PAs中的受感染树木比CRs高19%至38%,且具有更大的茎干直径和冠幅面积。槲寄生密度下降了43%,其中中等和大型个体分别减少30%和86%,而P. galpinii 下降了79%。这些下降似乎与PAs中大型树木丧失及巨型食草动物采食有关,而木本覆盖增加则可能反映了在持续人类和巨型食草动物压力下,耐干扰萌蘖物种的扩张。尽管如此,CRs支持了比PAs更高密度和更高多样性的受槲寄生感染树木与槲寄生,强调了习惯性管理系统在维持脆弱寄生植物群落方面的保护价值。
该研究发表于《Biological Conservation》,聚焦南非半干旱低地稀树草原中槲寄生及其宿主树木在过去约30年间的长期变化。研究背景在于,槲寄生属于专性气生半寄生植物(aerial hemiparasites),依赖宿主树木获取水分和矿质营养,同时保留自身光合作用能力。尽管槲寄生可能加剧宿主水分胁迫、影响林冠水分动态,甚至与宿主死亡和林地结构变化相关,但其在生态系统中具有不可替代的功能:既能通过凋落物与养分回流提升林下土壤肥力,促进植物多样性与空间异质性,也能为食叶动物、种子传播者和传粉者提供关键资源,并在当地生计中通过木瘤制品形成一定经济价值。因此,槲寄生数量下降不仅意味着寄生植物本身的衰退,也可能沿营养级产生级联效应,改变生态系统结构与功能。
现有问题在于,稀树草原中大型树木正因不同土地利用背景下的多重压力而持续减少。在公社牧场(CRs)中,木材和薪柴采伐、定居扩张及农地扩展改变了林木资源格局;在保护区(PAs)中,大型食草动物尤其是非洲象(Loxodonta africana)对树木结构和存活具有强烈影响,且这种影响会与厄尔尼诺(El Ni?o)等气候极端事件叠加。由于大型树木是槲寄生建立与维持的关键宿主,传播者也往往偏好在高大树木上停栖与排种,因此大型树木衰退很可能进一步限制槲寄生定殖、存活与更新。此前虽有关于宿主、传播和采集压力的研究,但针对槲寄生密度、体型结构及宿主组成在长期尺度上的同步变化,尤其是在人类利用与大型植食动物共同作用背景下的变化,仍缺乏系统记录。
基于此,研究人员在南非姆普马兰加省 Bushbuckridge 的低地混合灌丛稀树草原中,比较了1994/1995年与2022/2024年两个时期的数据,分析木本植物、受槲寄生感染树木及两种主要木瘤型槲寄生——Erianthemum dregei 与 Pedistylis galpinii——的密度变化,并比较保护区与公社牧场之间受感染宿主树种组成与多样性差异。研究得出几个核心结论:其一,30年间木本植物总体密度显著增加,但受感染树木和槲寄生总体却明显下降,说明植被数量增加并不等于适宜宿主资源增加;其二,槲寄生衰退主要表现为受感染宿主减少、宿主丰富度下降,以及中大型槲寄生个体和 P. galpinii 的显著缩减;其三,公社牧场虽然承受人为利用压力,却比保护区维持了更高的受感染宿主密度、多样性和槲寄生丰度,表明地方习惯性资源治理在维持脆弱寄生植物群落方面具有重要保护意义。该研究的重要意义在于,它提供了稀树草原寄生植物群落长期衰退的实证证据,并指出保护重点不应停留在“木本植物总量”,而应关注“大型适宜宿主的保留”以及不同土地利用格局下生态异质性的维持。
在方法上,研究基于1994/1995年历史调查与2022/2024年重访调查,在2个保护区和3个公社牧场设置共50条10 × 375 m样带,并沿地形序列均匀分布。研究人员采用点中心四分法(PCQ)评估木本植物密度,利用6 m宽带状样带记录受槲寄生感染树木及其树高、胸径和冠幅,并统计每株宿主上的槲寄生存活状态、物种身份及木瘤尺寸。数据分析方面,使用广义线性混合模型(GLMMs)和线性混合效应模型(LMMs)检验时间与土地利用效应,以非度量多维尺度分析(nMDS)和相似性分析(ANOSIM)比较受感染宿主树种组成,并计算丰富度、均匀度和 Shannon 多样性等指标。
3.1. Woody plant densities
研究人员通过样带调查和点中心四分法比较两个时期及两类土地利用系统中的木本植物密度,结果显示木本植物密度在当前时期较历史时期增加了61%。同时,公社牧场中的木本植物密度显著高于保护区,高出46%。时间与土地利用之间还存在显著交互作用,表现为当前时期的公社牧场具有最高木本植物密度,而过去时期的保护区最低。该结果说明,在长期干扰背景下,木本植物总体数量并未下降,反而出现增加,但这种增加并不代表大型宿主树资源同步恢复。
3.2. Mistletoe-infected tree characteristics
研究人员比较了受感染宿主树的高度、茎干直径和冠幅面积。结果表明,这些整体尺寸特征在历史与当前两个时期之间没有显著差异。然而,从尺寸级分布看,历史时期宿主树多集中在较高树高和较大茎径范围,而当前时期宿主树总体更矮,茎径上限也明显缩小。不同土地利用类型之间存在显著差异:保护区中的受感染树木更高,茎干更粗,冠幅更大。特别是在当前时期,保护区与公社牧场之间的茎径差异进一步拉大。这说明保护区尽管保留了体型更大的受感染宿主个体,但其数量并不占优势;而公社牧场中则更多表现为较小尺度宿主占据主体。
3.3. Mistletoe-infected tree density and diversity indices
通过对受感染宿主树密度及其多样性指标的统计分析,研究发现受槲寄生感染树木密度在30年间下降了33%。虽然土地利用类型对受感染宿主密度本身无显著主效应,但过去时期的公社牧场密度明显高于当前时期的保护区。群落组成分析显示,受感染宿主树种组成在时间和土地利用之间并无显著差异,表明宿主种类替换格局整体相对稳定;然而,丰富度显著下降了40%,显示受感染宿主物种数明显减少。与此同时,公社牧场在受感染宿主丰度、物种丰富度和 Shannon 多样性上均显著高于保护区,而均匀度则在保护区略高。总计记录到35种宿主树,但历史时期有27种,当前仅16种,反映出宿主资源谱明显收缩。研究还记录到若干新的宿主关联,但总体上宿主种数减少是长期变化的主要特征。
3.4. Mistletoe densities
槲寄生总体丰度在30年间下降了43%,这一趋势是全文最核心的发现之一。进一步按体型等级划分后发现,中等个体下降30%,大型个体下降86%,显示种群结构明显向小型化偏移。按物种划分,仅 Pedistylis galpinii 表现出显著下降,降幅达到79%;Erianthemum dregei 虽仍较为常见,但未表现出同等程度的显著衰退。不同土地利用类型对槲寄生各密度指标的主效应并不显著,但交互结果表明,历史时期公社牧场的槲寄生总密度远高于当前时期保护区,而当前时期公社牧场中的小型槲寄生又显著多于当前时期保护区。该结果说明槲寄生群落不仅在总量上下降,而且在个体大小结构和物种组成上都发生了重要改变,尤其体现为成熟或较大个体的大幅流失。
讨论部分指出,木本植物总量增加与槲寄生及其受感染宿主下降并存,反映出稀树草原植被结构已发生方向性转变,即更加有利于耐干扰、易萌蘖、但未必适合作为槲寄生宿主的物种扩张。研究认为,人类砍伐、截干利用以及象类拔树等干扰,可能促进较小个体和耐干扰物种扩张,同时选择性移除大型树木。在保护区中,槲寄生受感染宿主减少可能与大型食草动物取食、树木结构破坏以及干旱等气候极端事件叠加有关;在公社牧场中,宿主流失则可能与传统治理弱化、薪柴持续需求及对 Sclerocarya birrea 的多重利用压力相关。对于槲寄生本身,研究认为其下降很可能与受感染宿主减少同步发生,并受到土地利用背景下不同压力路径的共同影响。尽管如此,公社牧场仍维持了较高的槲寄生和宿主多样性,说明有限但持续存在的地方性资源管理可能仍提供了一定保护作用。研究最终强调,气候变化、地形与土壤条件、鸟类传播行为、宿主性状、历史共演化过程以及土地利用与管理方式,均可能共同塑造槲寄生—宿主系统的长期动态。
研究结论部分可概括为:槲寄生的发生格局与不同土地利用类型下木本植物结构差异密切相关,尤其取决于适宜宿主树,特别是大型成熟树木的可获得性。管理上应优先保留作为关键宿主的大型树木;在公社牧场中,可通过延续现有资源治理制度支持这一目标;在保护区中,则应重视维持木本植被结构,尤其是大型树木的持续存在,以支撑槲寄生种群。该30年比较研究凸显了长期监测对于识别槲寄生与宿主树动态变化的重要性,并为在持续环境变化和土地利用变化背景下制定适应性管理提供了坚实基线。