土地利用类型对肯尼亚山森林鸟类群落组成的影响

摘要

很少有研究探讨人类土地利用如何影响和支持肯尼亚中部森林生物多样性的持续性。就肯尼亚山生态系统而言，农田和人工林是重要的土地利用类型。利用点计数法，我们评估了肯尼亚西部南尤基林区天然林、人工林和农田中的鸟类群落。在两个采样期（雨季和旱季）进行鸟点计数。与农田和人工林相比，天然林的总体鸟类物种丰富度和相对物种丰富度最高，除了一个依赖森林的觅食公会（食草动物）和非森林物种，它们经常只出现在农田。人工林的相对丰富度在所有鸟类栖息地和觅食行会中最低。与之相反，特殊的森林依赖物种主要出现在结构复杂的残余天然林中。我们的研究强调了剩余天然林对于森林生物多样性的持久性和保护的重要性，以及用人工林和农田取代它们所带来的风险。

一。介绍

全球森林损失在过去几十年[急剧增加1]。大多数森林砍伐发生在生物多样性丰富的热带森林[2，3]；预计这些地区未来将面临更大的压力，主要是由于农业扩张[4，五]。改变自然生境，尤其是原生态的原生林[6，对农业和牧区土地的破坏是对生物多样性的最大威胁之一[4，7]。

肯尼亚拥有广泛的森林生态系统，包括山地雨林、稀树草原林地、干燥森林、沿海森林和红树林[8]. 森林具有重要的生态、社会、文化和经济功能[9]。它们在为野生动物提供基本的人类需求和栖息地、生物多样性、土壤保护、调节水流和隔离二氧化碳等方面起着至关重要的作用[10个]。可持续森林管理是肯尼亚社会和经济福祉的核心，因为该国大多数经济部门依赖环境资源维持生计[9]。此外，森林部门估计对经济的贡献约为70亿肯尼亚先令，直接雇用5万多人，间接雇用30万人[8]. 根据KFS（2012）[8]，肯尼亚林业局从2012年的3367.62公顷人工林中筹集到总计858409407.05肯尼亚先令，从而使每公顷人工林的收入达到254900.9113肯尼亚先令（2549美元）。

在把天然林转为耕地的同时，通常还会扩大人工林的单一栽培，以满足对木材和相关木制品日益增长的需求[9]。将得到的风景包括人类活动改性生境，包括农田，agroforests，老生长残余，记录的森林，次级森林，树木种植园[不同马赛克11个]。新的农业生态系统往往在成分和结构上与当地的天然林有着根本的不同，导致了不同的生态和功能过程[德意志北方银行，13个]。

了解人为因素对鸟类功能群发生的影响是很重要的，因为它们决定了生态系统的功能[14个]。此外，禽戏无论在森林和农田生态系统的关键生态作用，特别是授粉，传播种子，病虫害防治[14个-16个]. 鸟类还充当着在生态系统内部和之间传递能量的移动连接[17岁，18岁]这是维护生态系统功能和弹性【关键18岁]。

肯尼亚山森林的一个重要鸟区（IBA）视为优先事项网站对生物多样性保护[19个]. 它有丰富的非洲山地鸟类[20个]. 该森林也是肯尼亚最大和商业上重要的林区之一，被认为是国家保护的最优先森林之一[21岁]。然而，像肯尼亚的许多其他森林一样，肯尼亚山森林正面临着来自人类活动的巨大压力[22个]。位于肯尼亚中部农业和人口密集地区的森林生态系统面临巨大压力，这主要是由于人类活动[22个，23个]。之前的研究已经确定了肯尼亚山森林生态系统面临的主要威胁是非法采伐、野生动物偷猎、轮作栽培系统、火灾和人类与野生动物的冲突[24，25]. 因此，森林的许多部分已改为开放林地和农田。

商业性人工林于1900年初引入肯尼亚山森林，主要目的是向位于森林邻近地区的森林工业提供商业性林产品[26]。这些人工林占肯尼亚山森林所有主要植被类型覆盖的27.7118公顷的6.6% [26]. 人类改造景观具有维护生物多样性和维持当地社区生计的双重目的[27]。

哺乳动物通过改变它们的生活方式和行为来回应人类栖息地的改变[28]、繁殖期的变化[29]，以及饮食变化[29，30.]。然而，很少有研究评估人类修饰景观的适宜性在维持生物多样性[11个]. 这些信息对于理解自然和人类改造栖息地对生物多样性，特别是鸟类的作用非常重要。一些研究[31-33]已经证明，鸟类的多样性是负相关的，在本地的栖息地和区域景观尺度用于密集的人类活动和同质化的水平农田生态系统内的土地比例呈正相关。有鸟类如何在地方一级肯尼亚有效的保护策略应对生境改变清楚的认识是很重要的。

因此，这项研究调查了肯尼亚山森林公园的西部土地利用类型的禽流喂养和依赖森林为生的行业协会的影响。具体地，该研究确定土地使用类型的禽流觅食和森林依赖性行会发生的影响（天然森林对农田和人工林）。此信息作为管理人为修改土地覆盖类型保留的目的和持续性森林生物多样性的[科学依据重要34]。它还提供了前天然林的进一步转换成其它土地覆盖类型，如农田，人工林决策的依据。

2.材料和方法

这项研究是内和周围的大山森林肯尼亚中部肯尼亚纳纽基森林块（图进行1)。

肯尼亚山森林覆盖277,118公顷，而Nanyuki森林块(0003n, 37009e)在海拔2309-2387米处覆盖9,855公顷[26]。该地区有两个明显的旱季和雨季，长雨季从三月下降到六月和短雨季从十月到十二月。Average annual precipitation ranges from 2,300 mm on the south-eastern slopes to 900 mm in the north [35]。植被的热带雨林的混合，竹子（青篱竹高山）开阔的林地、灌木丛、非洲高山沼泽地和高海拔岩石山峰。肯尼亚山有丰富的山地鸟类，包括肯尼亚67个非洲高原生物群落物种中的53个，至少35个森林专家物种，以及构成肯尼亚山区特有鸟类区的8个物种中的6个[20个，24]。

这项研究是在农田、人工林和天然林中进行的。农田由小型的自给混合作物农场组成，有小块的休耕土地、孤立的树木、灌木和灌木篱笆。天然森林为未受干扰的高山茂密森林，以红雪松(原刺柏)，波多(罗汉松falcatus）和橄榄（非洲橄榄油)。占主导地位的灌木包括飞龙掌血，漆树纳塔尔和椭圆口蘑。该人工林的特点是赛普拉斯（墨西哥柏)没有自然生长的林下植物的种植园。

2.1。研究设计

研究于2014年3-5月至8-9月进行。鸟类的数据收集于三种不同的栖息地类型：代表土地利用强度和植被结构异质性的差异：天然林、人工林和农田。这些农田由小型自给混合作物农场、小块休耕地、孤立的树木、灌木丛和树篱组成。天然林地是未受干扰的茂密山地森林，其特征是树冠树种如红雪松(Juniperus procera)增长到30 m以上，阿(恶性罗汉松）有高达45米的高度和橄榄树(齐墩果africana). 主要灌木包括飞龙掌血，漆树纳塔尔和椭圆毛癣菌。该人工林的特点是赛普拉斯（家庭柏科）种植园。

采用分层随机抽样设计，在研究区域内的每种土地覆盖类型（天然林、人工林和农田）建立两个研究地块（1000米X 1000米）。在每个研究区中，随机建立5条直线样带，然后沿每条样带在相距200米处建立5个点计数。每个研究区共有25个点计数点，整个研究区共有150个点计数点。使用GPS接收器（Garmin eTrex Summit）记录每个点计数的地理坐标。在每个点计数点取样两次，一次在旱季（8月和9月），一次在雨季（4月、3月和5月）。

2.2。鸟计数和分类

采用Bibby等人所述的固定半径点计数法对鸟类进行计数。[36]。在以点数到达车站，鸟静置一分钟。30米半径内的地块看到或听到的所有的鸟都那么10分钟的时间内记录。在雨季（5月）曾经在旱季（8- 9月）和一次：计数06:30至11:00之间在天气晴朗的日子进行，在每个点计数情节都做两次。然后记录鸟类是根据栖息地和饮食喜好分为公会。

根据Bennun等人的森林依赖性分类，对生境偏好协会进行分类。[37]如下所示。“森林专家”（FF）是真正的森林鸟类，具有原始森林内部的特点。它们很少出现在非森林栖息地。“森林通才”（F）物种可能出现在未受干扰的森林中，但也经常出现在林带、边缘和缝隙中。它们在次生林和次生林中可能比在完整森林的内部更常见。繁殖通常在森林中进行。“森林访客”（f）物种通常记录在森林中，但并不依赖于森林。它们几乎总是在非森林栖息地更常见，在那里它们最有可能繁殖。

饮食分类为非洲的鸟类是根据他们的饮食[用于一群小鸟38]。每种鸟类通常有三种“主要”和三种“次要”的食物。这被用作将所有记录的鸟类放入7个觅食行会的基础。在Gray等人的研究中，只有“主要”饮食被用于将鸟类分类。[39]由Ndang 'ang 'a等人改编。[18岁]. 这些是食肉动物（脊椎动物）、蜜源动物（花蜜）、食果动物（水果）、食虫动物（昆虫）、食草动物（种子）、杂食动物（昆虫、叶子）和食草动物（植物材料，如叶子、嫩枝、根、花和球茎）。

2.3条。数据分析

为了确定土地覆盖类型对鸟类和森林依赖鸟类相对丰富度的影响，采用单因素方差分析(ANOVA)。并进行了土耳其极显著性差异检验。这些分析使用SPSS 16.0进行。

3.结果

在整个研究过程中，共记录到1902种鸟类，隶属于90个物种。天然林鸟类种类最多（77种），其次是农田（59种）和人工林（19种）。本研究所记录的鸟类中，有很大一部分是森林依赖物种，包括26种森林多面手、36种森林访客、17种森林专家物种和11种非森林物种。所有物种的累积图都达到渐近线，这表明采样是彻底的，进一步的采样不能添加新物种（图2). 天然林的物种丰富度最高，其次是农田和人工林。在95%置信区间内，三种土地覆盖类型的物种丰富度F 2，147=35.92，P≤0.0001有显著差异[ 。4811, 3.788]，人工林[ 。279, 1.6202]和农田[ 。5274，4.0958]

3.1条。土地利用类型对鸟类物种丰富度和森林依存度的影响

在天然林中，森林专家和通才物种的相对丰富度较高，而在非森林栖息地依赖的行会中，农田的相对丰富度较高（图3). 三种土地利用类型的相对丰富度在不同生境依赖的行会、森林综合种（F 2，147=56.17，P≤0.0001）、非森林种（F 2，147=9.79，P≤0.001）、森林专业种（F 2147=52.45，P≤0.001）和森林访客种（F 2，147=20.51，P≤0.001）之间存在显著差异，P≤0.0001），在95%置信区间下，通才[1.4981，2.0218]、非森林物种[0.1268，0.3731]、森林专家物种[0.5268，0.9713]和森林访客物种[ 。4653，1.9412页]。

采用事后在95％的置信水平杜克的HSD测试，分析表明三个覆盖类型之间的鸟类森林的依赖行会的相对丰富程度显著差异（表进一步分析显著差异1)。

3.2。土地利用类型对家禽饲养行业的影响

不同土地利用类型鸟类摄食团的相对丰富度也不同。在95%顺式分布下，三种土地利用类型的食果动物（F 2147=34.33，P≤0.0001）、杂食动物（F 2147=34.41，P≤0.0001）、食肉动物（F 2147=3.73，P≤0.026）、食虫动物（F 2147=33.22，P≤0.001）和蜜腺动物（F 2147=3.22，P≤0.043）的相对丰富度存在显著差异[0.9702，1.40971]，[0.8874，分别为1.2392、[0.2257,0.4542]、[1.3269,1.7730]和[0.1728,0.3538]。天然林中食果动物、杂食动物、食虫动物和蜜源动物的丰富度最高，而农田中食草动物的相对丰富度最高（图4)。采用事后Tukey’s HSD检验95%置信度进一步分析显著性差异(表2)2)。

四。讨论

本研究探讨土地利用型态对东非天然林、人工林及农耕地鸟类采食及栖息地公会发生之影响。这项研究的重点放在栖息地协会和觅食协会是相当相关的，因为鸟类提供的许多最重要的生态系统服务是由它们的觅食行为造成的[18岁，40]。

与其他地方的研究，例如，在阿根廷是一致的[41]，乌干达[42)、坦桑尼亚(43]，和肯尼亚[44]我们发现人工林的鸟类物种丰富度远低于天然林。与天然林相比，人工林通常具有较少的生境多样性和复杂性[45]。人工林的特点通常是林冠树木和其他物种的生物多样性水平较低[46，47]。研究越来越多的人发现，单一种植具有比周围的原生森林的生物多样性水平较低，其中一些人认为单一种植异域风情作为“生物沙漠” [48，49]. 然而，通过适当的管理，人工林可以支持生物多样性的保护[50在热带地区，相比森林和农业区域之间的鸟类许多研究一般显示，林区包含比农业地区的植物种（日报等人，2001年[41，51-54])。

森林改造和破碎化导致食果动物和食虫动物数量减少，食草动物数量增加[55-57]. 这反过来又会导致鸟类介导的种子传播中断，从而阻止果树的定植和某些食果害虫在这个受干扰的栖息地的持续生存[55]。据Sodhi等。[55]，Sreekar等人。[58]，以及Mulwa等人[14个]，食虫受到不利农药的影响，缺乏枯枝落叶，并与农田相关的低矮植被的多样性，而这些因素可能造成所观察到的低丰度的食虫动物在研究区域内农田。食虫也对生境改变非常敏感[42，57]。

相比之下，granivore鸟类是农田比任何其他饲养公会更常见。因为杂草种子粒数的大量栽培中和休耕的土地可能特别适用于seedeaters，金丝雀，斑鸠，麻雀，和织布[提供食物保持这可能是由于与农田有关的食品资源的可用性9], [18岁]。这得到了Gray等人的支持。[39]结果表明，在人为干扰下，食虫动物和食草动物的丰富度和丰富度分别趋于减少和增加。格雷等人。[39]表明，农田和人工林高度较低的垂直分层和低树种多样性干扰比天然森林[59并因此记录了更多利用这种受干扰环境的花岗岩动物。森林专家避免了人类改造的覆盖类型，农田是通才物种的首选，而人工林只适合于少数非森林物种。因此，森林依赖程度可被认为是预测物种对植被覆盖类型敏感性的一个有用工具[41，42，44，60-62]。

记录在该研究鸟类（约88％）的有很大一部分是依赖森林的物种，包括26个森林多面手，36名森林游客，17种林专家的物种。其余的11个非森林物种。森林为生的物种是替代天然林[最敏感42，60，61]。记录在我们的研究中最依赖森林的物种被发现，只有在天然林，而在农田鸟类群落中主要由森林通才和非森林物种。在这项研究中的多面手公会因为它们依赖于通常与人类活动有关的更为开放的栖息地并没有受到人为干扰。类似的结果记录在卡卡梅加森林在肯尼亚[63]。根据皮尔曼[64]，在植被的变化可能会影响鸟觅食行会的分布。食果动物，食虫类和杂食动物与植被垂直异质性和株数天然林[上升9]。

5个。结论

综上所述，本研究的结果显示，外来种植园和农田对森林鸟类的支持潜力有限。最后，热带森林向农田和人工林的转变导致森林鸟类数量大幅度下降，特别是食虫动物和食果动物等专门的摄食协会。这突出了保护剩余天然林对保护森林生物多样性的重要性。

数据可用性

用于支持本研究结果的鸟类和植被数据可根据要求从相应作者处获得。

利益冲突

“作者宣称，有兴趣就本文发表任何冲突。”

致谢

作者感谢农民，肯尼亚森林局和肯尼亚野生动物服务允许和数据收集过程中便利获取它们的属性。这项研究是从理念野生的设备支持。

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