揭秘森林破碎化景观中功能连通性阈值：以哺乳动物运动模式建模为突破

森林砍伐和破碎化严重影响生态系统，研究人员通过构建基于主体的模型，以白唇西貒（Tayassu pecari）为例，研究栖息地丧失和破碎化对其景观利用模式的影响。发现至少 40% 森林覆盖才能维持功能连通性，60% 才能保持其在完整森林的运动模式。这为保护新热带森林生态和生物多样性提供依据。

　　在地球的生态画卷中，热带森林宛如一颗璀璨的明珠，不仅是全球气候的 “调节器”，像巨大的海绵吸纳二氧化碳，调节气候，还是生物多样性的 “宝库”，蕴藏着无数珍稀的动植物物种。同时，它也是约 12 - 15 亿人的 “生命之源”，为人们提供食物、药材等重要的生态服务。然而，近年来，这颗明珠却在遭受着前所未有的危机。尽管国际社会达成了在 2030 年可持续发展议程中减少森林损失的共识，但热带森林的砍伐速度依然惊人。2022 年，410 万公顷的热带森林消失，与 2021 年相比增加了 10%，其中巴西的森林损失最为严重。

森林砍伐和破碎化带来的后果是多方面的，生物多样性下降便是其中一个突出问题。众多研究致力于寻找森林损失和破碎化导致生物多样性损失的阈值，提出了如碎片化阈值假说等理论。但这些研究大多聚焦于生物多样性损失本身，忽略了在生物多样性损失之前生态过程可能已经发生改变。实际上，生态系统的变化往往先于生物多样性损失，且生物多样性损失在栖息地丧失后存在一定的时间延迟，在生态相互作用丧失后会加速。此外，森林覆盖的空间配置和范围会影响动物的运动、栖息地使用模式等，进而影响整个生态系统的功能。比如，随着森林减少，动物可能改变觅食的移动范围，这又会影响植被的生长和生态系统的平衡。因此，研究在生物多样性损失之前生态过程的变化阈值显得尤为重要。

为了解开这些谜团，来自国外的研究人员开展了一项深入的研究。他们构建了一个基于主体的模型（agent - based model），以白唇西貒（Tayassu pecari，简称 WLP）为研究对象。白唇西貒是新热带森林中的关键物种，也是森林生态系统的 “工程师”，它们通过大规模践踏植被、取食和传播种子影响森林结构。但由于栖息地丧失，其种群数量在近几十年急剧下降，在巴西塞拉多地区表现得尤为明显。而且，白唇西貒作为森林专家，很少在森林以外的区域长时间停留，是研究森林栖息地利用模式变化的理想对象。研究人员假设，栖息地破碎化会阻碍景观功能连通性，且在森林覆盖率较低时这种影响会更大。该研究成果发表在《Biological Conservation》上，为森林生态系统保护提供了重要的理论依据。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，使用 R 语言（版本 4.2.2）进行模型编程，模型代码可在https://github.com/guilletmax/peccary - proj 获取。其次，采用基于主体的模型概述、设计和细节（ODD）协议对模型进行全面描述，相关内容在附录 1 中。研究数据来源于实地收集，用于模型参数化。

下面来看具体的研究结果：

• 影响因素分析：总体而言，森林覆盖率与运动和栖息地使用指标的相关性比森林斑块数量更强。森林斑块数量的影响主要体现在对森林片段间最大距离的影响上，而这一距离又与栖息地使用比例、穿越基质的次数、短距离和长距离运动状态的时间以及被困次数和持续时间相关。
• 阈值确定：研究发现，要保持景观功能连通性，至少需要 40% 的森林覆盖率；而要保持白唇西貒在完全森林化景观中的运动模式，则至少需要 60% 的森林覆盖率。
• 破碎化的影响：森林破碎化和森林损失都会影响栖息地使用模式，且破碎化会加剧森林损失带来的影响。在非破碎化景观中，随着森林损失，被访问的森林细胞比例增加；但在破碎化景观中，栖息地使用存在显著差异。

研究结论表明，森林破碎化和森林损失对栖息地使用模式有着重要影响，确定了维持生态过程和生物多样性的关键森林覆盖阈值。这一研究成果意义重大，为新热带森林的保护和管理提供了科学依据，有助于制定更有效的保护策略，保护森林生态系统的完整性和生物多样性。同时，也为其他类似生态系统的研究提供了参考，推动了全球生态保护事业的发展。