火灾诱导的巴西潘塔纳尔(Pantanal)捕食者与猎物日活动模式的变化

《The Journal of Wildlife Management》：Fire-induced shifts in activity patterns of predators and prey in the Brazilian Pantanal

　　

摘要：火灾是能够塑造哺乳动物日活动模式(daily activity pattern)及捕食者-猎物动态(predator-prey dynamics)的重要驱动力。研究人员利用相机陷阱(camera trap)数据调查了巴西潘塔纳尔(Pantanal)火灾事件后美洲豹(Panthera onca)、美洲狮(Puma concolor)等猫科顶级捕食者及其猎物的日活动模式变化。采用核密度估计(kernel density estimation)，比较了火灾前(2011–2013年)与火灾后(2020–2022年)共8种哺乳动物的日活动模式。研究人员分析了2种捕食者和6种猎物共计3,824次独立探测记录(火灾前=1,596；火灾后=2,228)。分析显示，6种猎物中的5种及2种捕食者在火灾后日活动模式均发生统计学显著改变(Watson's U2检验，P<0.05)。多数物种向更早时段活动偏移，猎物平均时间位移为?1.82小时，捕食者平均为?1.65小时。捕食者与猎物间的时间重叠(temporal overlap)火灾后平均下降4.8%，提示捕食者-猎物同步性可能受干扰。低地貘(Tapirus terrestris)是唯一无强烈时间变化证据的种类(P>0.05)，表现出行为韧性(behavioral resilience)；而白唇西猯(Dicotyles tajacu)响应最剧烈，活动时间提前了?4.18小时。上述发现证明了新热带(Neotropical)哺乳动物具火灾诱导的行为可塑性(behavioral plasticity)，并为针对性保护策略——如为敏感物种保留未燃烧避难所(unburned refugia)、依据改变后的活动节律安排恢复活动时机——提供了基础。

论文解读——《Fire-induced shifts in activity patterns of predators and prey in the Brazilian Pantanal》

本文发表于《The Journal of Wildlife Management》。近年来新热带地区火灾频率和强度空前上升，2020年巴西潘塔纳尔(Pantanal)大火灾波及该生物群系43%的面积，造成大量脊椎动物死亡。以往研究多关注火灾对物种丰度和分布的影响，缺乏对新热带哺乳动物群落整体行为生态——特别是时间活动模式(temporal activity pattern/daily activity rhythm)——的定量评估。日活动时间影响觅食效率、避敌、体温调节及繁殖成功，是哺乳动物生态学的核心要素。火灾可通过同时改变资源可获得性、隐蔽植被覆盖及热环境，重塑多营养级的时间动态及捕食者-猎物相遇率。潘塔纳尔拥有丰富的巨型猫科捕食者（美洲豹Panthera onca、美洲狮Puma concolor）与多样大型猎物（有蹄类、大型啮齿类等），是研究中新热带生态系统火干扰下行为互作的理想模型。本研究旨在量化火灾前后捕食者与猎物种群日活动模式的变化，并评估捕食者-猎物时间重叠(temporal overlap)的改变，验证火干扰是否会触发群落范围的行为调整。

主要关键技术方法：

研究人员于巴西潘塔纳尔Serra do Amolar地区开展两期相机陷阱(camera trap)调查——火前(2011–2013年，262 km2，119台相机，12,703 trap-nights)与火后(2020–2022年，180 km2火影响区，31–43台相机，6,016 trap-nights)，筛选获得火前、火后均≥30次独立探测记录的2种捕食者（美洲豹、美洲狮）和6种猎物（红短角鹿Mazama americana、灰短角鹿Subulo gouazoubira、白唇西猯Dicotyles tajacu、水豚Hydrochoerus hydrochaeris、低地貘Tapirus terrestris、阿萨赖刺鼠Dasyprocta azarae）共3,824次独立探测。将探测时间转为圆周弧度，采用圆形核密度估计(circular kernel density estimation)构建24小时活动概率密度曲线，依Watson's U²检验比较火前火后分布差异(α=0.05)。用重叠系数(overlap coefficient, Δ₁)量化时间重叠并Bootstrap抽样(1,000次)构建95%置信区间，并通过重抽样校正两期采样量差异并验证统计稳健性。活动模式按昼行(diurnal)、夜行(nocturnal)、晨昏行(crepuscular)、全昼夜散行(cathemeral)分类比较。

RESULTS（结果）

研究人员共获3,824次独立探测（火前1,596次，火后2,228次），所有分析物种满足最小样本量。5/6种猎物种日活动模式发生显著变化（Watson's U²检验P<0.05），猎物平均活动峰提前约1.82小时。白唇西猯偏移最大（提前约4.18小时，Δ₁=0.487），水豚次之（提前约3小时，维持全昼夜散行cathemeral，Δ₁=0.650）。阿萨赖刺鼠（由昼行转晨昏行，提前约1.5小时）、红短角鹿（由夜行转全昼夜散行，提前约1.5小时）及灰短角鹿（提前约1小时）呈中等但显著偏移。低地貘无显著时间变化（P=0.50，仅延后约0.5小时，Δ₁=0.863），表现行为韧性。两种捕食者平均提前约1.65小时；美洲豹活动时间显著提前约3小时但仍维持全昼夜散行(Δ₁=0.777，P<0.05)，美洲狮提前约0.5小时未达显著(Δ₁=0.732，P=0.5)。捕食者-猎物时间重叠火后平均降低4.4%（范围-25.8%至+12.1%）。降幅最大为美洲狮-水豚(?25.8%，0.793→0.535)与美洲狮-白唇西猯(?21.3%，0.745→0.532)；增幅最大为两捕食者与红短角鹿（美洲豹+11.2%，0.661→0.773；美洲狮+12.1%，0.640→0.761）。低地貘与两捕食者的重叠几乎不变（美洲豹仅?1.3%）。

DISCUSSION（讨论总结）

火后多数物种（6/8）日活动显著改变，表明火干扰诱发的行为可塑性比既往认知更普遍。多物种一致向更早时段活动，与火烧致冠层减少、地表增温产生热调节压力相符，大型动物尤为明显。火后草本植物快速萌发生成资源脉冲，驱动觅食时间重组——白唇西猯大幅提前与其杂食性对植被物候响应的依赖一致。丧失隐蔽覆盖增加被捕食风险，猎物时间脱耦(decoupling)可能是反捕食策略。低地貘行为稳定暗示其为火后生态恢复期的基石种(keystone species)/种子传播功能维持者；白唇西猯高度敏感可作生境退化的指示种(sentinel species)。美洲豹显著但灵活调整时间以追踪主要猎物符合最优取食理论(optimal foraging theory)下的时间生态位可塑性；美洲狮行为较稳定反映广食性通才的保守策略。捕食者-猎物重叠变化具种间特异性：水豚与西猯与美洲狮重叠大降可能为成功避敌，红短角鹿重叠升高或因火烧降低逃逸隐蔽致暴露增加。研究建议将行为监测纳入火后影响评估，对高敏感种保护未燃烧避难所(unburned refugia)，对韧性种采用生态系统本位保护，并依改变后活动节律调整生态旅游时段。

结论（翻译）：

研究人员证实巴西潘塔纳尔哺乳动物群落中大多数猎物(5/6)与顶级捕食者在严重火干扰后发生统计学显著的日活动模式偏移，多数向更早时段活动，伴随捕食者-猎物时间重叠平均下降，低地貘表现行为韧性而白唇西猯呈现极端时间重组。这些火诱导的行为可塑性反映了热调节、资源可利用性及捕食风险的共同驱动，揭示新热带动物对火干扰的多营养级时间生态响应。研究结果支持在火后脆弱恢复期将行为监测整合入保护管理，并为制定针对敏感种避难所保护及匹配改变后活动节律的恢复作业安排提供依据。