美洲豹的空间利用受环境和人为活动因素的协同影响 | Cell Press青促会述评

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作为世界领先的全科学领域学术出版社，细胞出版社特与“中国科学院青年创新促进会”合作开设“青促会述评”专栏，以期增进学术互动，促进国际交流。

2021年第二十四期（总第61期）专栏文章，由中国科学院动物研究所助理研究员 中国科学院青年创新促进会会员 孙宝珺，就Current Biology中的论文发表述评。

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陆生大型食肉动物对生态系统具有非常重要的影响。但令人担忧的是，在所有物种中，陆生大型食肉动物正经历着前所未有的种群数量下降和分布范围缩减。虽然身为新热带地区（Neotropics）的顶级掠食者，美洲豹（Panthera onca）分布区范围也受栖息地丧失和人为干扰等因素的影响大幅度减少，现有栖息范围仅仅只剩其原始范围的50%左右。栖息地的破碎化导致美洲豹种群间交流减少，趋向于孤立存活。美洲豹的分布区与可利用的栖息地范围与人为活动影响高度相关。尽管美洲豹更喜欢森林并避开生态区内的人为活动多的区域和开放栖息地，但尚未有关于美洲豹在其偏好栖息地中的空间需求和运动相关因素的研究。

▲图1 美洲豹 照片取自美国鱼类和野生动物服务数字图书馆系统（U.S. Fish and Wildlife Service Digital Library System），使用该照片时请参见相关版权说明（https://www.fws.gov/faq/imagefaq.html）

以Jeffrey Thompson博士等科研人员为主的跨国研究团队，利用在美洲豹栖息的四个主要生物群落中13个生态区内24个地点追踪到的111只美洲豹个体的GPS遥测数据为基础（图2），在景观尺度研究了美洲豹栖息地大小和运动参数与环境和人为活动因素的关系，以确定美洲豹分布的决定因素。研究发现，雄性美洲豹的家域范围为35.2 - 2,914平方公里，雌性的为13.4 - 1,154.8平方公里；雄性的平均运动速度为3.4 - 30.4公里/天，雌性的运动速度为2.9 -23.2公里/天。虽然两性间没有差异，但雄性有更多的定向运动，运动的曲折度与各种景观因素无关；家域范围和运动参数也没有相关性（r ≤ 0.42）。研究还发现美洲豹的家域范围随着净生产力和森林覆盖率的增加而减少，而随着道路密度的增加而增加（图3）。净初级生产力对家域范围大小的影响是其他因素的1.4 - 1.9倍；美洲豹运动速度随着森林覆盖率的增加而降低。此外研究者通过使用栖息地模型和景观因素的参数估计，在空间上预测了美洲豹分布与研究生态区的交集内的栖息地大小，发现较小的家域范围和较高的美洲豹密度之间存在相关性（r = 0.70）。此项研究结果表明，景观尺度的环境因素和人为活动因素与美洲豹空间需求之间的协同关系，这将适用于整个新热带地区的物种保护策略。本研究通过大规模合作研究，克服了大型食肉动物研究中样本量小的局限性，提供了一种评估美洲豹栖息地质量的新机制，以及适用于其他大型陆生食肉动物保护的推理建模框架。上述工作于7月7日发表在Cell Press旗下旗舰刊Current Biology上。

▲图2 遥测个体位置

研究区域是中北美洲和南美洲。不同颜色的斑块表示不同的生态区，生态区旁边的数字代表被遥测的美洲豹的数量，红点代表被遥测的美洲豹所处位置。

▲图3 生态区尺度的家域范围和运动速度与环境和人为活动因素的关系 

左图：广义线性混合模型的贝叶斯分析参数估计的后验分布，将生态区作为家域范围和运动速度的随机效应。箱线图表示中位数，第25和第75分位数，以及上下四分位距的1.5倍，虚线表示相应因素对家域范围或运动参数没有影响。右图：家域范围和运动速度对环境和人为活动因的响应估计。彩色线条代表平均效果，灰线为参数后验分布基于1,000次随机抽取的响应估计。

论文摘要

所有物种中，大型陆生食肉动物经历着最大的种群数量下降和分布范围缩小。这非常令人担忧，因为它们会对生态系统动态和功能具有非常重要的影响。美洲豹（Panthera onca）是新热带地区的顶级捕食者，然而它的分布范围已经减少了50%以上，并且在孤立的种群中存活下来。美洲豹的大范围保护管理取决于多国的跨界合作来维持其核心种群，而这首先需要了解美洲豹在整个活动范围内的运动生态和空间利用。我们使用了111只美洲豹的GPS遥测数据，这些数据来自美洲豹的主要栖息的四个生物群落13个生态区。我们在景观尺度研究了与美洲豹栖息地大小和运动参数相关的环境和人为活动因素，发现美洲豹的家域范围随着净生产力和森林覆盖率的增加而减少，随着道路密度的增加而增加。美洲豹的运动速度随着森林覆盖率的增加而降低。两性间没有差异，但雄性有更多的定向运动，运动的曲折度与景观因素无关。本研究证明了景观尺度的环境和人为因素与美洲豹空间需求之间的协同关系，这适用于整个新热带地区的物种保护策略。本研究通过大规模合作，克服了大型食肉动物研究中典型的样本量小的局限性，提供了一种评估美洲豹栖息地质量的新机制，以及适用于其他大型陆生食肉动物保护的推理建模框架。

Large terrestrial carnivores have undergone some of the largest population declines and range reductions of any species, which is of concern as they can have large effects on ecosystem dynamics and function. The jaguar (Panthera onca) is the apex predator throughout the majority of the Neotropics; however, its distribution has been reduced by >50% and it survives in increasingly isolated populations. 5 Consequently, the range-wide management of the jaguar depends upon maintaining core populations connected through multi-national, transboundary cooperation, which requires understanding the movement ecology and space use of jaguars throughout their range. 6–8 Using GPS telemetry data for 111 jaguars from 13 ecoregions within the four biomes that constitute the majority of jaguar habitat, we examined the landscape-level environmental and anthropogenic factors related to jaguar home range size and movement parameters. Home range size decreased with increasing net productivity and forest cover and increased with increasing road density. Speed decreased with increasing forest cover with no sexual differences, while males had more directional movements, but tortuosity in movements was not related to any landscape factors. We demonstrated a synergistic relationship between landscape-scale environmental and anthropogenic factors and jaguars’ spatial needs, which has applications to the conservation strategy for the species throughout the Neotropics. Using large-scale collaboration, we overcame limitations from small sample sizes typical in large carnivore research to provide a mechanism to evaluate habitat quality for jaguars and an inferential modeling framework adaptable to the conservation of other large terrestrial carnivores.

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述评人简介

孙宝珺

中国科学院动物研究所助理研究员

中国科学院青年创新促进会会员

[e-mail]

孙宝珺，博士，中国科学院动物研究所生态适应与保护生物学课题组助理研究员，中国动物学会动物生理生态学分会副秘书长，中国科学院青年创新促进会2019届会员。主要从事动物生态学研究，重点关注气候变化背景下爬行动物的行为、生理和生活史响应格局与机制。目前在Ecological Monographs、Current Biology、Functional Ecology 和 Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences 等生态学和生物学主流期刊上发表SCI论文30余篇。现担任Journal of Experimental Zoology-A和Frontiers in Ecology and Evolution 等杂志编委。

Baojun Sun, Ph.D., Assistant Professor in Ecological Adaptation and Conservation Biology Group, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences. Member of Youth Innovation Promotion Association CAS since 2019. His major research interests include animal ecology, with current focus on reptile response to climate change at behavioral, physiological and life-historical scales. He has published more than 30 SCI papers on Ecological Monographs, Current Biology, Functional Ecology, and Proceedings of the Royal Society B-Biological, etc. He is currently on the editorial board of Journal of Experimental Zoology-A and Frontiers in Ecology and Evolution, etc.

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相关论文信息

原文刊载于CellPress细胞出版社

旗下期刊Current Biology上，

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