《Ecology and Evolution》:Living in the Pyrocene: Assemblage-Wide Terrestrial Vertebrate Responses to Mega-Fires in the Pantanal Wetlands
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火是一种塑造生态系统和种群动态的自然演化力量。然而,近期人为火灾在频率和强度上的增加已对生物多样性造成灾难性影响,即便在易燃环境中亦然。在巴西潘塔纳尔湿地生物群系中,2020年390万公顷受火,导致约1700万脊椎动物死亡。在Serra do Amolar区域
火是一种塑造生态系统和种群动态的自然演化力量。然而,近期人为火灾在频率和强度上的增加已对生物多样性造成灾难性影响,即便在易燃环境中亦然。在巴西潘塔纳尔湿地生物群系中,2020年390万公顷受火,导致约1700万脊椎动物死亡。在Serra do Amolar区域,8个保护地中61.2%的范围被烧毁。研究人员利用2019至2022年50个站点多年相机陷阱采样与层级贝叶斯模型,调查该区域35种陆地脊椎动物对野火的响应。研究人员未发现野火对占用率(occupancy)有影响证据。但五种哺乳动物(水豚、豹猫、红狍鹿、美洲豹、低地貘)、两种鸟类(秃脸冠雉、棕虎鹭)和两种爬行动物(普通绿鬣蜥、泰加蜥)的出现概率与森林覆盖呈正相关,表明其在反复野火未来情景下的脆弱性。此外,脊椎动物物种组成在研究期间发生变化。2022年四种物种(波状?、细腰猫、食蟹浣熊、巴西松鼠)不再被检测到。所有考虑物种中64%随时间相对丰度下降,巨獭下降最显著,36%上升。这些发现引发对该区域野生动物保护的重大关切,强调需长期监测与主动管理策略以缓解反复野火对物种丰度的影响。研究人员同时强调Serra do Amolar作为潜在野生动物避难所的重要性,考虑到物种对新火制的恢复力。
研究背景与问题提出
野火本是许多易燃生态系统自然历史的核心特征,塑造着生物群落组成与功能。近几十年来,土地利用与气候变化协同作用使全球野火盛行度快速上升,火灾更严重频繁,生物量燃烧增加、恢复周期缩短,对生物多样性产生潜在灾难性影响。自1970年代以来约60%陆地动物丰度全球下降,约4400种物种因火制改变受威胁。潘塔纳尔湿地作为世界最大内陆片流湿地,2020年遭遇前所未有的巨火(定义为影响超100万公顷的火灾),约390万公顷过火,估计1700万脊椎动物直接死亡,近百万中大体型脊椎动物丧生,约6500万动物受栖息地丧失与资源短缺冲击。在严重人为改造景观中,异质栖息地镶嵌体影响物种选择与行为,而湿润热带森林虽天然抗火却在反复火烧下可提供关键避难资源。鉴于此,评估西部潘塔纳尔Serra do Amolar区域在反复巨火下陆地脊椎动物集合群动态、景观特征对栖息地选择的影响以及火后丰度变化,成为迫切科学问题。该研究发表于《Ecology and Evolution》。
主要技术方法概述
研究人员于2019至2022年在Serra do Amolar三个私有自然遗产保护区(PNHR Engenheiro Eliezer Batista、Acurizal、Penha)及沿巴拉圭河五个农场共50个站点布设相机陷阱网格,站点间距≥1 km,每站1–2台配对相机,分三个采样期(2019年12月–2020年2月火前,2020年12月–2021年2月、2022年2月–4月火后),累计8295相机陷阱夜(CTN)。筛选35种可检测陆生哺乳、爬行与鸟类(排除树栖、飞行及单点偶见种),以30分钟间隔判定独立记录。解释变量提取自MapBiomas火与森林覆盖30 m栅格(100–2000 m缓冲)、SRTM高程、Global Water Surface水体距离及相机记录的人畜伴生类别;可检测性变量含NASA POWER降水温度、相机数与昼数。统计上采用贝叶斯层级多物种多季节占用模型(hierarchical Bayesian multi-species occupancy model),以WAIC选优检测协变量与分类群最佳缓冲尺度(哺乳1000 m、鸟2000 m、爬行100 m),嵌入最近邻高斯过程控制空间自相关,四链MCMC各15万迭代(burn-in 1万、thin 10),并以原始记录每100 CTN计相对丰度作辅助。
研究结果
3.1 相对丰度
35种中25种全程被录。64%(16/25)物种从火前到2022年相对丰度下降,36%(9种)上升。巨蜥(Ameiva ameiva)增幅最大(+90.7%),次为九带犰狳(+63.1%);巨獭(Pteronura brasiliensis)降幅最深(?51.6%),次为棕虎鹭、Cocoi鹭(?48.4%)。2022年波状?、细腰猫、食蟹浣熊、巴西松鼠消失。
3.2 集合群水平占用预测因子
哺乳类集合群占用率受森林覆盖正向影响(75% BCI不跨零)、高程负向(95% BCI),鸟类与爬行类无预测变量显著,火烧面积在集合群水平无效应。
3.3 物种水平占用预测因子
鸟类仅秃脸冠雉(负高程、正森林)与棕虎鹭(正森林)在75% BCI显著。爬行类中普通绿鬣蜥正关联森林及人畜存在,泰加蜥正关联森林。哺乳类全部22种受至少一变量影响,皆负向高程;水豚、豹猫、美洲豹在95% BCI正关联森林,红狍鹿、低地貘在75% BCI正关联森林。火烧面积在物种水平同样无直接效应。
讨论与结论翻译
研究人员发现2019–2022年过火面积未直接改变Serra do Amolar景观脊椎动物占用概率,但末次采样物种组成偏移、四种消失,且三分之二物种相对丰度下降,表明火致栖息地变化正随时间影响持续。森林覆盖作为多次火烧下易损资源,是多种物种占用的重要正向决定因子。水体虽未显影响占用,但66%相机站距水体<100 m,可能作为避难缓冲减缓直接死亡。火未现占用效应亦可能因采样在峰值火后三月,瞬态效应未捕获,且相机陷阱记录存活个体而非尸体,与Tomas等人基于尸体普查的即时死亡估算互补。哺乳与秃脸冠雉随高程上升占用下降,与该区火自山顶下扩、山顶Campos de altitude资源简化机制一致。巨獭等半水种同时受湿地岸林焚毁与水体光温氧沉积毒化食物链双重挤压。尽管占用具恢复力,中期丰度普遍降,反复火制下森林依赖种(如低地貘、美洲豹)长期持续受胁,模拟显示人为火后恢复可达50年。研究人员结论:Serra do Amolar森林斑块应被视为重要动物避难所,在保护规划与灭火优先级中予以侧重;未来研究须贴近火时、延长时间尺度并加入灭绝-定殖与密度估计,以提升火影响分析灵敏度。