《Frontiers in Conservation Science》：Effects of habitat fragmentation on species richness and community composition of medium- and large-sized mammals in sugarcane-dominated Cerrado landscapes, southwestern Goiás, Brazil
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为揭示甘蔗农业扩张背景下塞拉多生态系统生物多样性的响应，研究人员针对景观组成与结构对中大型哺乳动物群落的影响开展了研究。结果证实，栖息地总量和片段隔离度分别显著正向和负向影响物种丰富度，而群落组成则主要由片段隔离度及距保护区的距离塑造。这项研究强调了在农业基质中保留并连接自然植被斑块对于维持区域生物多样性的关键作用。
在南美洲广阔的心脏地带，有一片被称为塞拉多（Cerrado）的生态区域，它是地球上生物多样性最丰富的热带草原生态系统之一，被认定为全球生物多样性热点。然而，这片生命的宝库正面临着严峻的挑战。随着农业，特别是甘蔗种植的迅猛扩张，原本连绵的自然植被被不断蚕食和割裂，转变为一个个人类主导的农业景观。这种转变带来了两个核心的生态学过程：栖息地丧失（Habitat loss）和栖息地破碎化（Habitat fragmentation）。前者指的是自然区域面积的净减少，而后者则意味着残存的自然植被被分割成更小、更孤立的斑块，散落在由农田构成的“基质”中。对于生活在这里的野生动物，尤其是那些需要广阔家园的中大型哺乳动物而言，它们的生存空间正被不断压缩和隔离。这引发了一系列亟待解答的科学问题：在甘蔗种植园主导的景观中，残存的自然植被斑块还能支撑起多样的哺乳动物群落吗？景观的构成（有多少自然栖息地）和空间配置（这些栖息地斑块有多分散、多孤立）如何具体影响物种的丰富度（有多少种）和组成（是哪些物种）？那些濒危的大型兽类，是依然在此徘徊，还是已经悄然消失？为了回答这些问题，一支研究团队深入巴西南部戈亚斯州（Goiás）的甘蔗种植区，展开了一项为期数年的生态调查，其成果发表于《Frontiers in Conservation Science》期刊。
为了探究上述问题，研究人员在2013年至2019年间，于戈亚斯州西南部米内罗斯（Mineiros）和佩罗兰迪亚（Perolandia）市的甘蔗农业景观中展开了野外研究。研究的关键技术方法包括：1) 采用相机陷阱（Camera traps）网络对中大型哺乳动物（定义为成年体重超过1公斤的物种）进行系统监测，并利用多种饵料提高探测率；2) 以每个相机阵列为中心，划定半径为2公里的缓冲区作为景观分析单元，基于Landsat卫星影像视觉解译，将土地利用分为原生栖息地（塞拉多植被残余）和非栖息地（主要是甘蔗田）；3) 运用景观格局分析软件FragStats计算每个缓冲区的景观指标，包括栖息地总量（HA）、栖息地斑块平均最近邻欧氏距离（ENN，衡量斑块隔离度）以及距埃马斯国家公园（Emas National Park, ENP）边界的距离（DENP）；4) 利用物种累积曲线评估采样充分性，并采用主成分分析（PCA）降维筛选关键景观预测变量，最后通过结构方程模型（SEM）量化这些景观变量对物种丰富度和群落组成的影响。
研究结果
1. 物种记录与群落特征
研究共记录到23种中大型哺乳动物，分属食肉目（Carnivora）、有甲目（Cingulata）等8个目，其中包括低地貘（Tapirus terrestris）、美洲豹（Panthera onca）、鬃狼（Chrysocyon brachyurus）等6种受威胁物种。低地貘和食蟹狐（Cerdocyon thous）在所有采样缓冲区中均有记录，显示其较强的环境耐受性。然而，物种累积曲线并未达到渐近线，表明即使经过670个相机陷阱日的努力，仍有物种未被完全记录，尤其是在栖息地较少的缓冲区。
2. 景观格局的空间异质性
景观分析揭示了研究区域显著的差异。缓冲区中原生植被覆盖面积从B1的810公顷（占缓冲区面积65.5%）到B6的125公顷（10.1%）不等。栖息地斑块的平均最近邻距离（ENN）也差异巨大，B1的斑块最为密集（ENN = 92米），而B4、B5和B6等缓冲区则表现出高甘蔗覆盖、低栖息地面积和高隔离度的特征。主成分分析（PCA）进一步表明，栖息地总量（HA）与斑块隔离度（ENN）呈负相关关系。
3. 物种丰富度与群落组成的驱动因素
结构方程模型（SEM）结果显示，景观变量共同解释了物种丰富度变异的90.1%和物种组成变异的85.5%。具体而言：
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物种丰富度：与栖息地总量（HA）呈显著正相关（β = 0.535），与斑块平均最近邻距离（ENN）呈显著负相关（β = -0.632）。这意味着，自然植被面积越大、斑块之间越靠近，区域内能生存的哺乳动物种类就越多。
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物种组成：主要受斑块隔离度（ENN）和距埃马斯国家公园的距离（DENP）影响，两者均呈现显著正效应（β值分别为0.688和0.649）。这表明，斑块越孤立、离大型保护区域越远的景观，其哺乳动物群落组成与栖息地良好、靠近保护区的景观差异越大。
4. 群落组成的差异与物种响应
主坐标分析（PCoA）显示，不同景观的哺乳动物群落组成存在明显分化。美洲豹、灰短角鹿（Subulo gouazoubira）、白唇西貒（Tayassu pecari）等物种与栖息地面积较大的景观（如B1, B2, B3）相关联。相反，栖息地稀少、甘蔗主导的景观（如B4, B5, B6, B7）则拥有更为相似的物种组成，可能更多由广适性物种占据。一个关键的发现是，物种丰富度与群落组成之间没有显著关联，这意味着景观变化可以在不改变物种总数的前提下，深刻改变群落的物种构成。
研究结论与意义
本研究的结论清晰有力地支持了初始假设。在甘蔗主导的塞拉多农业景观中，中大型哺乳动物的物种丰富度与群落组成受到景观组成与结构的强烈调控。栖息地总量是维持物种丰富度的基石，而栖息地斑块的隔离程度以及与大型保护区（埃马斯国家公园）的距离，则是塑造群落组成的关键过滤器。这项研究证实，甘蔗种植的影响远不止于降低物种数量，更在于重塑了整个群落的结构，可能促使群落向由抗干扰能力强的广适性物种主导的方向演变。
其重要意义体现在多个层面。在理论上，它深化了对“栖息地丧失”与“破碎化本身”效应在复杂农业景观中具体表现的理解，强调了景观配置（特别是连通性和与源种库的距离）对生物多样性的独立且重要的作用。在保护实践上，它发出了明确警示：即便在法律保护的永久保护区（APP）和法定保护区（RL）之外，那些散布在农田中的小型、孤立的植被斑块也绝非“生态孤岛”，它们对于维持区域物种库、特别是为需要大范围活动的濒危物种提供踏脚石和避难所至关重要。研究结果强烈支持，在农业规划中必须超越单纯保留植被斑块，而应积极构建和修复连接这些斑块、并串联起大型保护区的生态廊道网络。这为巴西《森林法》等相关环境法规在景观尺度上的有效实施提供了关键的科学依据，强调了在农业生产与生态保护之间寻求平衡的必要性与可行性，对于塞拉多乃至全球其他面临类似压力的热带草原生态系统的生物多样性保护具有重要的借鉴价值。
