珍稀濒危动物黑白仰鼻猴在寒温性森林群落中的生态功能研究

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随着全球生物多样性的丧失,物种的生态功能研究成为热点。珍稀哺乳动物往往是生态系统中的关键物种,具有独特的生态功能。了解珍稀哺乳动物的生态功能有助于深化对珍稀物种生态功能的理解,也有助于珍稀动物及其栖息生态系统的有效保护和管理,而目前针对珍稀哺乳动物生态功能的研究非常有限。黑白仰鼻猴(Rinopithecus bieti)为国家Ⅰ级保护动物,IUCN等级濒危,是三江并流区寒温性森林中的旗舰物种。探索黑白仰鼻猴的生态功能,不仅有助于扩展对黑白仰鼻猴的认知,为黑白仰鼻猴及其生境有效保护和保护区科学规划提供关键的基础数据,更可以深化对珍稀动物功能生态学的认识,因而在珍稀动物功能生态学研究上具有重要学术价值,对黑白仰鼻猴保护具有重要指导意义。黑白仰鼻猴是大型树栖型灵长类,猴群在林冠活动时折断树枝可能会影响林冠结构;长松萝(Usnea longissimi)生长常导致树木死亡,黑白仰鼻猴大量摄食长松萝可能有利于森林健康,而猴群对林冠结构的影响和对松萝的取食规律又可能促进长松萝生长,实现食物资源的自维持;猴群对林冠结构的影响,也可能会增加植物多样性;同时也可能对维持森林生态系统的稳定性具有重要作用。首先,本研究对黑白仰鼻猴南部单元种群开展系统全面的调查。然后,对猴群进行行为生态学监测,比较猴群常年活动区和猴群消失不同时间尺度的历史活动区中森林冠幅和林窗开度差异,探讨猴群对林冠结构的直接影响;再次,通过人为控制实验,对比是否挂松萝的不同健康状况枝条的变化,探究长松萝是否会影响树木生长,通过人为模拟猴群扩大林窗和对松萝的取食,探究林冠结构变化和猴群取食对长松萝生长的影响;最后,通过对比猴群常年活动区和猴群消失不同时间尺度的历史活动区中森林群落组成结构、水平结构、垂直结构、植物多样性和年龄结构等差异,探究黑白仰鼻猴对植物多样性和森林群落演替的间接影响。本研究取得以下结论:1.通过人为控制实验发现,长松萝过量生长会危害树木健康,而猴群对长松萝的取食有利于森林健康。研究发现黑白仰鼻猴偏向于对长松萝进行部分取食,结合人为模拟实验发现,猴群对长松萝的部分取食会促进长松萝的生长速度。所以,黑白仰鼻猴在森林健康维持中扮演了“医生”的角色,在自身食物供给中扮演了“农民”的角色。2.通过黑白仰鼻猴的行为生态监测和不同样区森林冠幅和林窗差异对比,首次揭示猴群断枝行为主要由取食和移动等行为引发。研究表明,黑白仰鼻猴断枝行为剪短了林冠冠幅,扩大了森林林窗,对林冠结构起到修剪和重塑的作用,由此可以把黑白仰鼻猴理解为寒温性森林生态系统中的“工程师”。同时结合人为模拟实验发现,猴群作用的林窗开度增大,也会促进长松萝的生长。3.通过对比不同样区中群落结构差异发现,各样区中物种组成基本相同;而群落的垂直结构与水平结构存在较大差异,且灌木、草本的密度和高度均与林窗开度有紧密关联;森林群落垂直结构与水平结构的变化在猴群消失约20年后趋于稳定。说明黑白仰鼻猴对寒温性森林群落的水平和垂直结构具有塑造作用,其时间尺度约为20年。对比不同样区群落年龄结构、幼苗数量和空心乔木占比差异发现,猴群常年活动区群落年龄结构为增长型,随着猴群消失时间增长,逐渐向衰退型发展;猴群常年活动区幼苗数量和无母树幼苗占比高于历史活动区,且随猴群消失时间增长而逐渐减少;猴群常年活动区空心乔木占比低于猴群历史活动区,且随猴群消失时间增长而逐渐增加。所以,黑白仰鼻猴对森林群落的持续性扰动,使整个群落处于不断生长阶段,持续性积累物质和能量,使其生态弹性不断增强。4.通过对比不同样区中植物多样性差异发现,猴群常年活动区植物多样性高于历史活动区,且随猴群消失时间增长而逐渐降低,并在猴群消失约30年后趋于稳定,植物多样性与林窗开度存在紧密关系。说明黑白仰鼻猴在寒温性森林群落中扮演着十分重要的角色,黑白仰鼻猴对林冠结构的影响会促进生物多样性增加,提高生态系统的强健性和稳定性。5.本研究在对研究区域进行系统调查中,发现了黑山复壮种群和天池新种群。使得黑白仰鼻猴野生种群数量由原来的15个增加至17个,其分布区向南扩展了近40 km。本研究首次探究了关键物种黑白仰鼻猴对所在森林生态系统的作用,认为黑白仰鼻猴是寒温性森林生态系统的“工程师”,其具有对林冠结构的短期直接作用,也有对森林健康维持、生物多样性促进、森林群落演替方向调控和生态系统稳定性提升的长期间接影响。本研究在黑白仰鼻猴与森林群落相互作用机制探索上具有创新性,为三江并流区珍稀物种研究与保护提出了新路径。
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