亚热带破碎化景观中农业与造林对两栖类分类学多样性与功能多样性的差异化响应

《Agriculture, Ecosystems & Environment》:Contrasting responses of amphibian taxonomic and functional diversity to agriculture and silviculture in subtropical fragmented landscapes

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月18日 来源:Agriculture, Ecosystems & Environment 7.7

编辑推荐:

  农业集约化是生物多样性丧失的主要驱动因素,然而其对两栖类群落功能结构与恢复力的影响仍理解不足。研究人员评估了巴西南部30个繁殖位点(每类生境10个)中原生林转化为农业与商业造林如何重塑无尾目(anuran)集合群落。研究人员量化了分类学多样性、功能多样性的互补

  
农业集约化是生物多样性丧失的主要驱动因素,然而其对两栖类群落功能结构与恢复力的影响仍理解不足。研究人员评估了巴西南部30个繁殖位点(每类生境10个)中原生林转化为农业与商业造林如何重塑无尾目(anuran)集合群落。研究人员量化了分类学多样性、功能多样性的互补维度、群落加权性状(community-weighted traits)及环境条件。覆盖度标准化(coverage-standardized)的分类学多样性在造林中持续高于农业,而原生林呈中间值并与两类转化生境重叠。尽管如此,原生林保留了在农业生产系统中罕见或缺失的森林关联种,表明局部多样性相似并不等同于保护价值等价。功能丰富度(functional richness, FRic)与功能均匀度(functional evenness, FEve)在各生境间广泛维持,而功能离散度(functional dispersion, FDis)随土地利用变化。个体群落加权性状亦存在显著重叠,尽管排序分析指示了与土地覆盖、遮荫和环境异质性相关的组成与功能重组。入侵种 Lithobates catesbeianus 的丰度在位点水平回归中与分类学或功能多样性无关联。研究发现农业与造林对无尾目集合群落施加了差异化、非单调的过滤作用,进一步证明仅用有效物种多样性不足以刻画土地利用效应,因为物种身份、功能组织与生境背景提供互补信息。保护策略应优先保护原生林繁殖位点,同时在生产镶嵌体中维持河岸植被、湿地完整性、陆地避难所与景观连通性。
研究背景方面,土地利用变化是人类世重塑陆生生物多样性的主导力量,但生物多样性侵蚀不仅是物种丧失,还涉及群落构建规则的改变。两栖类因其变温、皮肤通透及双相生活史,对微气候、水文周期与精细生境结构高度耦合,是评估群落构建过程的理想模型。传统分类学指标无法显式捕捉生态策略分布,而功能多样性可从机制层面揭示干扰响应。巴西南部亚热带大西洋森林已广泛转为农业单作与商业造林,但整合分类学多样性、多维功能多样性及性状-环境关系的实证评估稀缺。为此,研究人员在巴西南里奥格兰德州西部设置30个淡水繁殖位点(原生林、农业、造林各10个,以200 m缓冲区主导矩阵先验分类),检验四类方向性假设,探讨转化生境是否降低分类学多样性、是否内部聚类性状空间而不收缩总体积、是否向广布通用种偏移、以及入侵牛蛙丰度是否与多样性负相关。
关键技术方法上,研究人员采用视觉遇见调查与声学监测结合标准化两栖类采样,每位点访视5至6次并合并为位点水平集合群落;测定水体温度、电导率、总溶解固体(TDS)、溶解氧、pH及pond面积、遮荫率、土地覆盖比例等16项环境变量(Kruskal-Wallis配合Benjamini-Hochberg校正);选取吻肛长(SVL)、微生境(树栖/地栖/流溪)、繁殖模式(A-D)、生境特化(森林特有/广布)四类功能性状;利用FD包dbFD计算FRic、FDis、FEve,以iNEXT计算覆盖度标准化Hill数(q=0,1,2);采用glmmTMB拟合广义线性混合效应模型进行生境效应检验,并以vegan包执行Hellinger转换后的冗余分析(RDA)约束排序(群落-环境、性状-环境、性状-群落三套)。
研究结果部分,3.1环境变量显示三类生境仅在森林覆盖、农业覆盖、造林覆盖与水面遮荫率上经校正后显著差异(原生林遮荫62.0%、造林55.5%、农业6.0%),理化变量仅描述性差异。3.2无尾目集合群落共录12种,原生林总丰度最高且保留 Boana faber 与 B. pulchella 等森林关联种,农业被 Lithobates catesbeianus 主导(5.5±2.2只/位点),造林广布种混杂且有效多样性居中。3.3分类学与功能多样性及性状中,观测丰富度原生林5.3±0.5、造林3.6±0.6、农业2.6±0.6;覆盖度标准化Hill数显示造林最高、原生林中间、农业最低(造林较农业q=0高1.76倍、q=1高1.89倍、q=2高1.98倍,P均<0.05),原生林与两转化生境无统计差;FRic与FEve无生境差异,FDis整体生境效应显著(P=0.044)但两两未达显著,原生林2.43±0.17、农业2.06±0.30、造林2.32±0.10;各群落加权性状(CWM)单变量模型均无显著生境偏移。3.4环境-群落RDA约束惯量40%(P=0.049),性状-环境RDA 46%(P=0.046),性状-群落RDA 96%(P<0.001),表明组成与功能重组具方向性但不等于区域功能同质化。
讨论部分指出,森林转化未产生单调下降,而是造林因保留遮荫与无农化污染成为“中间偏优”的过滤体,农业因遮荫丧失与广布种主导成为最强简化过滤器;FRic稳定而FDis变动揭示“功能冗余缓冲体积、内部响应多样性(response diversity)被侵蚀”的解耦现象;RDA指向大体型、广布、耐扰性状与农业变量对齐,但CWM单变量不支持即说明重组是多维序构而非单一性状平移;L. catesbeianus 丰度与多样性无回归关联,说明入侵是环境简化的症状而非主驱动;保护上不能凭有效物种数等同造林与原生林,须优先原生林位点并嵌接河岸带、湿地、陆地避难所与连通性。
结论部分翻译如下:亚热带大西洋森林景观中的森林转化导致了超出观测物种丰富度变化的多维群落重组。通过整合覆盖度标准化Hill数、功能多样性互补维度、群落加权性状与约束排序,本研究显示农业与造林施加差异化环境条件并在无尾目集合群落中产生非单调响应。覆盖度标准化有效多样性在造林中高于农业,而原生林呈中间估计且与任一转化生境无统计差异。然而原生林保留了在农业生产系统中罕见或缺失的森林关联种,证明造林中较高的局部有效多样性并不隐含保护等价性。因此,农业中较低的分类学多样性、造林中间状态及原生林特有的组成保留,共同表明土地利用评价必须超越物种计数,纳入物种身份、功能组织与性状选择性过滤,以保护亚热带前沿区的生态系统恢复力。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号