荫蔽防火隔离带支持高火险经营针叶林中多样化的蜜蜂群落

《Global Ecology and Conservation》:Shaded fuel breaks support diverse bee communities in fire-prone managed conifer forests

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月23日 来源:Global Ecology and Conservation 3.7

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  燃料管理对减缓野火至关重要,然而人们对于这种做法如何影响森林昆虫传粉者的了解仍很有限。本研究于2023—2024年在加利福尼亚州北部的私有针叶林中,对荫蔽防火隔离带(n = 27)和未处理参照样地(n = 9)的蜜蜂群落进行了评价。两年共捕获17124只蜜蜂,

  
燃料管理对减缓野火至关重要,然而人们对于这种做法如何影响森林昆虫传粉者的了解仍很有限。本研究于2023—2024年在加利福尼亚州北部的私有针叶林中,对荫蔽防火隔离带(n = 27)和未处理参照样地(n = 9)的蜜蜂群落进行了评价。两年共捕获17124只蜜蜂,隶属5科、33属、188种。研究人员发现,荫蔽防火隔离带中的蜜蜂多度比参照样地高3.2倍,而防火隔离带的物种数平均仅比参照样地多2.4%。利用Hill数评价多样性时发现,物种丰富度(q = 0)和Simpson多样性(q = 2)在处理样地与参照样地之间相近,而Shannon多样性(q = 1)在参照样地更高,这是由当地稀有物种的存在所致。因此,荫蔽防火隔离带支持了多度较高但多样性较低的蜜蜂群落,而参照样地则包含更多当地稀有物种。这些结果表明,荫蔽防火隔离带和未经处理的成熟林对更广的蜜蜂群落各自贡献了不同的组分,且防火隔离带的建立能够提高易火针叶林中蜜蜂的多度。
研究背景方面,北美西部干旱针叶林的历史火状况以频繁、低强度野火为主,并伴有原住民文化用火,形成冠层开阔度各异的多龄林。二十世纪初的灭火措施改变了西部许多森林的火活动,导致野火面积和严重程度增加;尽管燃料减少,气候变化和火亏缺仍使野火规模与强度预计上升,因此需要管理干预来降低野火风险。防火隔离带是常用的燃料管理工具,荫蔽防火隔离带(shaded fuel break)沿道路和出入口建设,保留部分大型、间距较大的上层乔木,同时降低冠层覆盖和木质燃料。此类措施能有效降低与未处理区域的燃烧严重程度,但其对森林生物多样性,特别是传粉昆虫的影响尚不明确。昆虫传粉者对维持生物多样性至关重要,森林中的野火和管理活动常形成开阔条件,促进传粉者群落;然而有关荫蔽防火隔离带如何支持昆虫传粉者的研究非常有限。

研究人员在2023—2024年5—8月,于加利福尼亚州北部喀斯喀特生态区的私有经营针叶林中,选取27个荫蔽防火隔离带和9个未处理成熟林参照样地,量化样地特征、花资源以及蜜蜂群落。研究得出,防火隔离带具有更大的冠层开阔度和裸地覆盖率、更高的花朵密度和开花植物丰富度;蜜蜂多度比参照样地高3.2倍,但物种丰富度仅高2.4%;参照样地在Shannon多样性(q = 1)上更高,且包含更多当地稀有物种。研究表明,荫蔽防火隔离带在降低野火风险的同时可支持多度更高的蜜蜂群落,未处理林分则补充了稀有物种,二者共同贡献于区域蜜蜂多样性,形成燃料管理与传粉者保护的“双赢”局面。

研究方法上,研究在喀斯喀特生态区27个防火隔离带和9个参照样地进行。采用扫网法、蓝碗诱捕器(blue vane trap, BVT)和碗盘诱捕器(pan trap)采集蜜蜂;沿样带记录植被与地面覆盖、冠层开阔度(%)和凋落物深度,并统计开花植物种类与花朵密度;使用Hill数(以参数q按物种相对多度加权)评估多样性,采用广义线性混合模型(GLMM)分析多度与丰富度,结合个体稀疏化、指示物种分析(indicator species analysis)和非度量多维尺度分析(NMDS)比较处理间群落组成与功能性状。

研究结果方面,第一,处理对样地特征的影响:防火隔离带的冠层开阔度比参照样地高2.4倍(68.0%对28.4%),裸地覆盖率约为参照样地的6倍(24.3%对4.1%);参照样地的粗木质残体覆盖率为防火隔离带的1.2倍(3.9%对3.2%),凋落物覆盖率为1.2倍(86.8%对71.6%)。这说明燃料处理显著改变了林分结构和地面生境。

第二,处理对花资源的影响:检测到114种开花植物仅出现在防火隔离带,8种仅出现在参照样地,35种共有;其中89%为本地种,11%为非本地种。防火隔离带的花朵密度约为参照样地的6.5倍(exp(β) = 6.45,95% CI: [2.59, 16.10]),开花植物丰富度约为2倍(exp(β) = 1.97,95% CI: [1.13, 3.46])。花资源多样性在标准化后也以防火隔离带更高,但第二年花朵密度总体下降71%。

第三,蜜蜂群落概况:两年共捕获17124只蜜蜂,隶属5科、33属、188种。防火隔离带捕获16122只(平均每样地597只),参照样地捕获1002只(平均每样地111只)。防火隔离带观测到183种,参照样地74种;114种仅见于防火隔离带,5种仅见于参照样地,69种共有。优势属为Bombus(6771只,13种)、Lasioglossum(4246只,21种)和Halictus(3810只,5种),合计约占总捕获量的87%。

第四,处理对蜜蜂群落的影响:在控制样地特征后,防火隔离带平均蜜蜂多度约为参照样地的3.2倍(平均每样地2728只对864只,p < 0.001)。稀疏化后丰富度仅比参照样地高2.4%,置信区间较宽。Hill数分析显示,参照样地的估计物种丰富度和Shannon多样性更高,Simpson多样性差异不显著。指示物种分析表明,Lasioglossum incompletum、Xylocopa tabaniformis、Halictus farinosus、Melissodes lupina、Hoplitis albifrons和Lasioglossum knereri与防火隔离带相关,Osmia pentstemonis是参照样地的唯一种类指示物种。NMDS排序显示,Osmia与参照样地关联更强,Megachile、Hoplitis、Halictus和Melissodes与防火隔离带关联更强;性状空间分析显示,防火隔离带内蜜蜂主要为地栖巢类群,参照样地则包含地栖、茎栖和洞穴栖类群。

讨论部分指出,防火隔离带通过增加冠层开阔度、花资源数量和裸地面积,支持了多度更高但以常见种为主的蜜蜂群落;参照样地尽管蜜蜂较少,却贡献了更多当地稀有物种和更多样的生活型。花资源和筑巢基质差异可能是驱动群落组成变化的重要因素。这些结果与其他地区疏伐促进蜜蜂群落的证据一致,同时说明未处理成熟林在保护传粉者方面具有不可忽视的作用。

研究结论可翻译为:近期野火范围与严重程度的增加以及预测的野火活动上升,推动了对燃料管理以降低野火风险的需求。燃料削减处理,包括防火隔离带,能有效缓和火行为并恢复干旱针叶林的历史干扰体系。本研究表明,针叶林中的荫蔽防火隔离带以多样的野生蜜蜂群落和丰富的花资源为特征,并可能作为蜜蜂筑巢区;未处理参照林分则支持独特且当地稀有的类群。因此,荫蔽防火隔离带在降低野火风险的同时能够支持野生蜜蜂群落,表明燃料管理可为昆虫传粉者创造栖息地,形成“双赢”局面。然而,人们尚不完全了解传粉昆虫如何利用防火隔离带,因此需要开展长期研究,评估防火隔离带内的蜜蜂筑巢情况以及花资源质量的时空变化;在防火隔离带受扰动的裸地上播种本地开花植物可能增加其对传粉者的价值;未来还应评估蝇类、甲虫、蛾类和蝴蝶等其他传粉昆虫类群对防火隔离带建立和长期维护的响应,以拓宽对传粉者保护与降低野火风险森林管理相容性的认识。
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