环境因子,对赞比西亚生物区史密斯灌丛松鼠,行为和巢群大小影响

2023年10月01日21:38:02 科学 1672

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文丨纪实册

编辑丨纪实册

野生动物对环境因素的反应具有保护意义,然而,由于研究不足而缺乏相关信息,以及缺乏对环境因素对野生生物的影响的了解,特别是在赞比西亚生物区,仍然是一个保护问题。

例如,关于环境因素的固定影响与行为之间的关系以及史密斯灌木松鼠的巢群大小之间的关系,缺乏知识,我们的研究考察了几种环境因素(即,重点关注生态因素)的固定效应与赞比亚Chembe鸟类保护区(CBS)及其周边地区灌木松鼠的行为和巢群规模之间的关系。

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同时调查飞行起始距离(FIDs)作为灌木松鼠行为的指标,以及巢群大小,分别了解生物和种群反应的驱动因素,结果表明,较高的树高(m)和较大的冠层覆盖率(%)可以增加灌木松鼠的FID,灌木松鼠的巢群大小也可能随着树冠覆盖率(%)和白蚁丘的存在而增加。

通过关注两种不同的松鼠的反应,本研究结果突出了在尽量减少人类活动对灌木松鼠的影响时需要考虑的最重要环境因素,特别是在保护规划和管理方面,考虑到灌木松鼠的自然历史、栖息地保护和人与灌木松鼠之间的安全距离。

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土地利用的改变往往导致栖息地破碎化和生物多样性丧失,特别是在小而孤立的碎片中,栖息地碎片限制了树木筑巢哺乳动物筑巢地点的可用性,导致局部灭绝的风险,巢穴对气候条件和捕食等干扰和对手起到了保护作用。

此外,当地社区在野生动物狩猎、农田准备以及水果等非木材森林产品采集不当期间改变了火灾制度,导致晚火,在雨后很久,在炎热干燥的季节发生,这种火灾对鸟类、爬行动物和哺乳动物的巢穴具有破坏性。

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例如居住在非洲稀树草原上的啮齿动物,过度的火灾可能会损坏啮齿动物的藏匿处,否则在旱季,这些藏匿处在粮食匮乏时作为安全的食物储备是有用的,啮齿动物还面临其他生存威胁,例如道路杀戮和食用森林猎物收获。

人口增长的增加和不可持续的土地使用,如无人管理的农业、人类住区、种植园、木材采伐和木炭生产,可能会威胁啮齿动物的生存,因为它们的栖息地被砍伐和破碎化破坏,砍伐森林和生境破碎造成的树木损失可能使依赖树木筑巢、避难、休息和觅食的树栖啮齿动物灭绝。

史密斯灌木松鼠,也被称为黄脚灌木松鼠,是昼夜、树栖、聚集、社会凝聚、社区筑巢和领地中型哺乳动物啮齿动物,估计平均体重为 223 克,它们生活在不同的家庭规模中,在12.0-3.1公顷的土地上最多有26只。

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在野外,灌木松鼠可以全年繁殖,但在三月达到高峰,繁殖前的群体规模可以小至两个,产后可以增加到多达12个,灌木松鼠使用间隔呼叫来维持它们的家庭范围和领土,其中包含食物缓存。

它们栖息在一系列栖息地,例如miombo和mopane林地,尤其是白蚁,他们建造树窝或机会主义地使用树腔巢,德雷通常由天然材料制成,例如树叶和树枝,而在适当的树高上发现合适的树洞,远离危险。

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例如捕食和火灾,灌木松鼠依靠寄主树作为树栖啮齿动物筑巢,根据Viljoen的说法,灌木松鼠的种内竞争和食物供应可能是野外人口增加的关键限制因素, 灌木松鼠是杂食性的,以昆虫、种子、树叶、水果和花朵等一系列饮食为食。

此外,灌木松鼠通过种子和真菌传播、种子捕食以及作为鸟类、猴子和犬科动物等中观食者的猎物,为生态系统功能和生物多样性做出贡献。

尽管它们的生态作用和在南部非洲的广泛分布,但它们的生态学知之甚少,尽管国际自然保护联盟IUCN)红色名录认为灌木松鼠处于“最不关注”的保护状态。

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但它可能需要持续监测,特别是在快速变化的环境中,灌木松鼠正在失去合适的栖息地,因为越来越多的农业和种植活动被砍伐。

除了在农田准备期间引起野火外,Chembe Bird Sanctuary(CBS)周围的农民在种植各种作物时使用大量化学品,如玉米(Zea mays),棉花(棉)和烟草(烟草),这可能会对生态系统功能产生负面影响。

数据分析,我们将灌木松鼠的FID和巢群大小建模为环境协变量的函数,所有测试正态性的数值数据在自然对数变换后均具有显著的正态分布,为了检测环境因子(即解释变量)的固定效应与作为因变量的FID之间的关系。

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我们使用了广义线性混合模型(GLMMs),通过拉普拉斯近似的最大似然拟合,以高斯为模型族,三种土地利用类型(即miombo林地、人类住区和松树种植园)、季节(雨季和旱季)、冠层覆盖率(%)、树高(m)、胸径(cm)和从焦点到灌木松鼠攀爬的树木的距离(m)被认为是固定效应。

距离(以米为单位)相当于总距离(即,在接近开始时观察者和动物之间)与FID之间的差异作为自变量, 和年份作为随机效应,土地利用类型和季节分别作为3级和2级的分类变量应用,该模型中的因变量是FID。

而环境因素是自变量,我们使用夏皮罗-威尔克检验,先验地测试 FID 的正态性,然后随着数值数据表现出偏态分布而不是正态分布,使用R统计软件中的ggplot2软件包可视化FID和巢群大小的环境相关性。

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为了达到本研究的目的,我们采用基于似然比检验(LRT)的模型选择来确定FID或巢群大小与环境因子固定效应之间关系的预测,LRT对于检测影响行为和巢群规模的环境因素以及如何管理环境因素以尽量减少人类影响至关重要。

为了确定哪对模型在解释FID与环境因子固定效应之间的关系方面优于其他模型,我们应用了方差函数并用LRT测试了这对模型的重要性,为了拟合以米为单位测量的FID的模型作为连续变量,我们应用了lme4包中的glmer函数并应用高斯作为模型族。

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我们重复了相同的GLMM程序来分析不同环境因素对灌木松鼠巢群大小(即每个巢穴的个体数量)的固定影响,泊松作为模型家族,将巢群大小视为CBS及其周边地区巢穴特征和环境变量的函数。

土地利用类型,季节(雨季和旱季),树高(m),巢穴状态(活跃和废弃),树冠覆盖率(%),白蚁丘的存在与否以及寄主树种被认为是固定效应,年份被认为是随机效应,对于 FID 和巢群大小。

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方差膨胀因子 (VIF) 用于在模型拟合之前确定潜在解释协变量的多重共线性,在R统计软件中使用远距离包,未检测到FID的多重共线性(VIF<3),但土地利用类型和DBH除外。

其中VIF值大于可接受的限值5,在巢群大小中,除土地利用类型和巢高度外,所有VIF值也均低于2,VIF 值高于标准 VIF 值 5 的变量将从变量选择中丢弃。

在最终的GLMM建筑中,使用了R统计软件中的lme4软件包,与FID一样,我们应用了方差函数,并用LRT测试了这对模型对巢群大小的重要性,数据分析在R统计软件版本3.6.1中进行。

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当多重共线性检验应用于FID的所有潜在变量时,土地利用类型和DBH的VIF值均高于5,去除这两个变量可显著改善VIF<3处保留变量的VIF值,同样,去除土地利用类型和巢穴高度将其余变量的VIF值提高到小于2。

包含三个有价值的模型:树冠覆盖率,树高和与爬树的距离可能最好地解释灌木松鼠的FID,而巢群大小可能最好用具有两个变量的模型来解释:树冠覆盖率和白蚁丘的存在与否。

最终拟合的GLMM的结果,寄主树的高度和树冠覆盖率似乎对灌木松鼠的FID产生积极和显着的影响,而到爬树的距离则没有,树冠覆盖和白蚁丘的存在似乎也对灌木松鼠的巢群大小产生了积极和显着的影响,此外,从巢群大小得出的灌木松鼠密度作为补充材料在表S5中给出。

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我们建议在人工林中增加灌木松鼠喜欢的树种,以改善它们的巢群规模,恢复行动,例如规范砍伐农场林地中灌木松鼠喜欢的树木,用于木材燃料,建筑和农业。

可以在人类住区内种植和照顾灌木松鼠喜欢的本土树木,以确保灌木松鼠的持续共存,此外,恢复方案可以采取承诺的合作生物多样性抵消的形式,作为鼓励利益攸关方参与生物多样性保护的机制。

在自给自足的农民和其他利益相关者中继续提高认识和社会学习,了解灌木松鼠及其对公众的相关惠益,对于保护灌木松鼠至关重要,通过这些FID和基于巢群大小的知识,可以产生灌木松鼠保护的必要条件。

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我们的研究表明,灌木松鼠的FID随着树高和树冠覆盖而显着增加,而巢群大小也随着树冠覆盖和白蚁丘的存在而显着增加,因此,冠层覆盖率分别支持灌木松鼠对FID和巢群大小的生物学和种群响应。

本研究中使用的方法可以更好地了解显着影响FID的环境因素,以及哪些巢穴特征有利于灌木松鼠(即,发现较大巢群规模的条件),高度社会化的中型哺乳动物树栖啮齿动物。

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我们假设特定的灌木松鼠保护干预措施应考虑这些关于影响灌木松鼠行为和巢群大小的环境因素的见解,这可能是特定于地点的,特别是,关于环境因素的固定影响与灌木松鼠行为以及巢群规模之间的关系的知识可以为灌木松鼠保护规划和管理提供信息。

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