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为缓解生物多样性下降,研究人员探究农林业系统(AFS)对两栖动物多样性影响,发现需综合保护策略。
在全球生物多样性不断减少的大背景下,大自然正面临着严峻的挑战。随着农业的不断扩张,森林被分割得支离破碎,许多生物的栖息地遭到破坏,这对生物多样性造成了极大的负面影响。传统的保护方式,如建立保护区,在人口增长和农业用地扩张的压力下,其保护效果也受到了质疑。为了寻找更有效的生物多样性保护策略,研究两栖动物在不同生态环境中的多样性变化就显得尤为重要。两栖动物因其独特的生物学特性和繁殖策略,对微栖息地的变化极为敏感,是研究环境变化对生物群落影响的理想模型。
在这样的背景下,来自国外的研究人员针对哥伦比亚安第斯山脉的农林业系统展开了深入研究。该研究旨在量化沿复杂、非线性栖息地和土地管理梯度的多层次生物多样性变化,确定相关环境驱动因素,并分析分类、功能和系统发育描述符之间的模式,期望为生物多样性保护和土地利用管理提供科学依据。该研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems 》。
研究人员在位于哥伦比亚桑坦德省圣维森特德丘库里市的 Veredas La Colorada 和 Nueva Granada 地区开展研究。该地区气候呈现双峰降雨模式,年平均降雨量 1928 毫米,年平均温度 21°C,属于山地湿润森林,有着复杂的农林业系统和多种管理类型。研究人员选取了当地六种主要的管理类型区域,包括两种森林(山地森林和河岸森林)、有或无遮荫树的农林业种植园、草地和小湿地。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,通过设置 34 条线性样带进行实地采样,结合标准化视觉调查和声学采样获取两栖动物的数量数据;其次,测量 18 个栖息地变量并进行 Z 变换和相关性分析,减少变量间的共线性影响;最后,利用 R 统计软件计算分类多样性(TD)、功能多样性(FD)和系统发育多样性(PD)等指标,并通过非参数 PERMANOVA 分析环境和结构变量与两栖动物组成变化的关系。
研究结果如下:
- 分类多样性和物种组成:在所有样带 320 小时的标准化采样中,共记录到 3796 只两栖动物,分属 14 种和 7 科。不同管理类型区域的物种丰富度和相对丰度分布存在差异。总体而言,遮荫种植园(SP)的物种丰富度较高,河岸森林碎片(RFF)的香农多样性最高且优势物种较少,牛牧场(CP)的物种丰富度最低。物种组成在森林和其他管理类型之间存在明显梯度,SP 和非遮荫种植园(NSP)在非度量多维尺度分析(NMDS)排序中较为聚集。
- 功能多样性:湿地(WL)的功能丰富度(FRic)最高,RFF 次之,CP 最低。WL 和 RFF 的功能离散度(FDis)相似,SP 的 FDis 也处于中等水平,CP 最低。
- 系统发育多样性:RFF 和 WL 的系统发育多样性(PD)最高,平均成对距离(MPD)也呈现相似模式,CP 的 MPD 最低。
- 结构变量与两栖动物物种组成:两栖动物物种组成在不同管理类型间存在显著差异。管理类型可解释物种组成变异的 76%,而由树冠密度、叶面积指数、海拔、岩石覆盖率和与水体的距离等环境变量构成的最佳模型,可解释两栖动物群落组成变异的 61.28%,其中树冠密度和海拔的影响最为显著。
研究结论和讨论部分指出,传统基于保护区的保护方式在保护哥伦比亚安第斯山脉小规模异质农林业系统中两栖动物的多层次多样性方面存在不足。单一管理类型或保护区无法完全保护两栖动物的多样性,而基于景观的镶嵌矩阵方法更有利于保护生物多样性。农林业系统,尤其是遮荫种植园,在维持两栖动物多样性方面具有重要作用。同时,研究还强调了结构变量和环境因素对两栖动物群落组成的关键影响,以及湿地在保护两栖动物多样性中的重要地位。此外,研究结果表明,农业集约化,特别是牲畜养殖,对生物多样性有严重的负面影响。因此,为了保护两栖动物的多样性,需要采取综合的保护策略,维持镶嵌景观,将可持续的农林业系统与连接良好的森林碎片相结合,而不是单纯依赖严格的堡垒式保护。这一研究为哥伦比亚安第斯山脉以及其他类似地区的两栖动物保护和土地利用管理提供了重要的科学依据和实践指导。