使用西伯利亚鸦作为伞物种评估北方森林的绿色基础设施

《Global Ecology and Conservation》：Assessing green infrastructure in boreal forests using the Siberian jay ( Perisoreus infaustus) as an umbrella species

　　

绿色基础设施（GI）是一个经过战略性规划的自然与半自然区域网络，旨在维持生物多样性并提供生态系统服务。为支持北方地区的GI规划，研究人员绘制了西伯利亚鸦（*Perisoreus infaustus*）的结构成熟森林栖息地地图。西伯利亚鸦是一种常被视为与后期演替的云杉优势针叶林相关的老林伞物种。研究人员利用瑞典的森林数据，开发了一个基于机载激光雷达（LiDAR）冠层结构指标的新栖息地适宜性模型，以检验这种普遍假设的关联性在森林管理和人类活动邻近性的梯度上是否成立。研究人员将基于LiDAR的预测与现有的Heureka林龄模型进行了比较，使用发生数据验证了两个模型，并利用生成的适宜性地图量化了栖息地斑块大小并评估了人类存在的影响。LiDAR模型估算的适宜栖息地面积仅为Heureka模型预测的44%，并识别出最大的高适宜性区块主要位于研究区域的南部，那里以老龄多层松林为主。在两个模型中，预测的适宜栖息地都随发生等级的增加而增加，且平均年出现率在居民点附近较低，表明与作为巢穴捕食者的鸦科鸟类相关的人类聚居地具有负面影响。适宜栖息地高度破碎。大多数斑块面积<1公顷，而>1000公顷的斑块则很稀少。森林管理应优先保留老龄多层森林斑块以及剩余栖息地的连通性，特别是那些因边缘效应而更易受外部干扰的小斑块。

本文是一篇基于遥感数据和物种栖息地模型，利用西伯利亚鸦作为伞物种评估北方森林绿色基础设施的研究论文。研究背景在于绿色基础设施作为应对生物多样性丧失的关键策略，已在全球获得关注，但其规划与评估在北方森林等大面积景观尺度上仍显不足。在瑞典北部的集约化同龄轮伐林业导致的森林结构简化与破碎化，严重损害了绿色基础设施功能，对栖息地需求苛刻的物种如西伯利亚鸦构成了严重威胁。因此，开展此研究旨在利用更精确的遥感数据重新评估该物种的栖息地，为绿色基础设施的规划与保护提供科学依据。

为开展研究，研究人员主要采用了三个关键技术方法：首先，基于瑞典国家森林调查（NFI）的样地数据和机载激光雷达（LiDAR）扫描数据，构建了新的基于像素分辨率的森林结构参数图，包括树种组成、树高和树高变化（作为林冠层结构的代理指标）。其次，开发并运行了新的西伯利亚鸦栖息地适宜性模型（模型1），该模型整合了上述LiDAR数据衍生的参数，与仅依赖卫星数据森林地图中林龄信息的现有Heureka模型（模型2）进行对比。最后，利用瑞典鸟类调查（Swedish Bird Survey）1996年至2019年的长期监测数据，对两个模型预测的适宜栖息地面积进行多尺度验证，并分析了人类聚居地对物种发生的影响。样本队列来源于覆盖瑞典北部六个县的广阔研究区域，以及该区域内固定的鸟类调查样线。

研究结果部分基于以下分析得出：通过对比，基于LiDAR冠层结构指标的新模型（模型1）所识别的西伯利亚鸦有效适宜栖息地总面积（185万公顷）仅为基于林龄的Heureka模型（模型2，423万公顷）的44%。模型1识别的高适宜性区域主要集中在研究区南部以老龄多层松林为主的区域，而模型2则在中部县份预测了更大比例的适宜森林面积。对两个模型预测的适宜栖息地面积与鸟类调查数据的验证表明，在四个空间尺度（250米、1000米、4000米和8000米缓冲带）下，模型预测的适宜面积均与西伯利亚鸦的高发生频率（每年>2只观察记录）呈正相关。两个模型均显示，平均年出现率在人类聚居地附近显著降低，证实了人类活动相关的巢捕食者（如其他鸦科鸟类）对该物种的负面影响。在景观尺度上，两个模型均显示西伯利亚鸦的适宜栖息地高度破碎化：模型1产生的斑块中，53%的面积小于1公顷，而大于1000公顷的大斑块非常稀少（仅占3%）。

论文讨论部分指出，新的LiDAR模型通过直接量化林冠层结构（树高变化），改善了现有模型因使用林龄参数而带来的不确定性，能更准确地识别具有复杂垂直结构的老龄森林。研究证实，远离人类聚居地是西伯利亚鸦出现率高的重要预测因子，这与巢捕食风险相关。适宜栖息地的严重破碎化是影响该物种生存的关键问题，小斑块因边缘效应更易受外部干扰，进而威胁种群存续。因此，从绿色基础设施和生物多样性保护角度出发，森林管理应聚焦于保留大型老龄森林斑块、恢复垂直结构并增强斑块间连通性。

研究结论部分翻译如下：由于西伯利亚鸦是依赖于更大、更老且结构复杂森林区域的北方森林鸟类，因此可被用作伞物种，以空间定义北方森林中的绿色基础设施。基于研究结果，研究人员认为由栖息地适宜性模型生成的西伯利亚鸦适宜栖息地区域，具有为其他具有类似栖息地需求的物种规划适宜栖息地选择以及强化保护区外基底的潜力。对这些区域的森林管理应纳入保护和恢复措施，通过保留老龄多层森林斑块、恢复垂直森林结构和改善栖息地连通性来创建功能性的北方森林绿色基础设施，以抵消栖息地破碎化带来的影响。