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野生动物栖息地恢复研究进展及展望基于文献计量数据分析

花匠小妙招
2024-11-11 09:00

0 引言

栖息地为野生动物提供了食物、繁殖地、避难场所等条件，是野生动物生存的基础．然而，全球农业扩张、渔业过度捕捞、基础设施建设、城市化扩张等人为活动，导致全球野生动物栖息地退化和破碎化程度愈加严重[1−2]．曾经广布全球的大型食肉动物的分布范围已迅速缩减到8个主要区域[3]，仅有34%的区域保留着完整的食肉动物群落[4]．大坝等设施的建设造成河流网络的栖息地破碎化[5]，严重威胁水生生物的多样性、丰度[6]，同时也影响了鱼类的洄游[7]．商业性砍伐和人为原因导致的森林火灾，已经严重影响到森林生态系统中物种的生存[8−10]．

在野生动物栖息地面临严重威胁的背景下，越来越多的学者开始重视野生动物栖息地恢复工作的开展[11−12] ．所谓栖息地恢复，是指通过人为采取各种干预措施使原本受到破坏、退化或失去功能的野生动物自然栖息地逐渐恢复到其原有的生态结构和生态功能的过程．自工业革命以来，欧美国家的经济发展和城市化进程对野生动物栖息地造成了极为严重的破坏．正因为如此，欧美国家在野生动物栖息地恢复上进行了更多的实践．如河流栖息地的恢复及评估工作的开展 [7,13]．这些国家的经验和教训，也为其他国家开展相关研究和保护提供了借鉴．近年来，森林生态系统的恢复逐渐受到学者和政府的重视，森林生态系统的恢复已经成为减缓气候变化和保护生物多样性的核心议题[14−15]．2022年联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会通过了《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》，也明确提出要恢复至少30%的退化生态系统[16]．因此，在这样的背景下，野生动物栖息地恢复工作将成为政府和研究人员更加关注的问题．

然而，目前很少有关于全球野生动物栖息地恢复领域工作开展情况的系统整理和总结，仅有一些针对性较强的综述文章发表．例如：Lengyel等[17]总结了栖息地多样性在生态系统恢复中的重要性；Roni等[18]综述了美国太平洋西北部开展的各项恢复技术在改善鱼类栖息地上的有效性；Hale等[19]通过对文献整理总结了栖息地恢复如何选点和如何开展的问题；Hartig等[20]基于城市化和工业化对野生动物栖息地的影响，综述了美国底特律河国家野生动物保护区及周边区域30年来的栖息地管理工作．在国内，有研究者综述了大熊猫栖息地恢复的相关进展[21]；龙丽娟等[22]综述了珊瑚礁生态系统的修复研究进展．此外，近年来新兴的“再野化（rewildling）”的生态保护修复方法，也对野生动物栖息地修复作出了较大的贡献，杨悦等[23]综述了欧美等地区的再野化实践，并提出了基于再野化的我国山水林田湖草生态保护修复的新思路．

为了进一步全面地整理、总结野生动物栖息地恢复的研究进展，为相关领域的研究提供思路，本文以Web of Science数据库为文献的唯一来源，借助CiteSpace 6.2.R1，以文献计量分析为手段，总结野生动物栖息地恢复领域的研究进展情况（1991—2023年）．本文主要基于文献计量明晰以下几个问题：1）野生动物栖息地恢复研究的年度发文量变化情况；2）国内外的研究主体（国家和机构）分别是哪些；3）野生动物栖息地恢复研究的重点是如何变化的．需要说明的是，本文所指的野生动物类群包括哺乳类、鸟类、两栖爬行类、鱼类和无脊椎动物等．

1 研究方法

1.1 数据来源及文献筛选

本研究的文献来源于Web of Science科学引文数据库．为保证检索的文献足够全面，首先于2023年2月20日在Web of Science中检索了所有类群的栖息地恢复文献，检索式为“TS =(“wildlife” OR “mammal” OR “bird” OR “amphibian” OR “reptile” OR “fish” OR “invertebrate”) AND TS =(habitat) AND TS=(restore*)”，文献类型为“article”，语言为“English”．总共检索到2083篇文献，经去重后为2081篇．

1.2 数据分析

首先，利用R 4.2.3的ggtrendline包对野生动物栖息地恢复文献数据进行年发文量随年度变化的指数回归分析．其次，利用CiteSpace 6.2.R1对检索数据进行可视化分析．在CiteSpace中，将文献时间设定为1991—2023年．软件的设置均以能够形成清晰、简明的网络图为原则，按照不同的内容分别进行设置，其他设置采用系统默认参数．可视化分析的内容及参数设置如下：1）构建研究机构合作网络图、国家及地区合作网络图；2）文献共被引分析，并依据文献主题词进行聚类分析，选择标准为Top1%，聚类结果以对数似然算法为依据，并以时间线图的形式展示；3）关键词突现分析，提取文献关键词，并计算突现强度，时间切片设置为3年，选择标准为Top5%，其他保持默认设置．最后，根据文献检索结果，在讨论部分对中国在野生动物栖息地领域工作的现状进行简单总结．

2 结果

2.1 文献发表的年度分布情况

对在Web of Science中检索到的文献进行趋势分析．由图1可见，关于野生动物栖息地恢复的研究文献的年发文量略有波动，但整体呈上升趋势：1991—2000年为栖息地恢复研究的第1阶段，该阶段的年发文量较少，增速缓慢，平均发文量为14篇左右； 2001—2010年为研究的第2阶段，该阶段的年发文量呈波动上升，平均年发文量为43篇； 2011年以来，关于野生动物栖息地恢复的研究大量增加，为第3阶段，平均年发文量为125篇左右(未计入2023年文献)，且在2020年达到171篇发文量的顶峰．根据发文量的走势情况，1991—2022年的野生动物栖息地恢复文献量符合线性增长趋势．

图 1 基于Web of Science数据库的野生动物栖息地恢复研究发文量的年度变化(1991—2022年)

2.2 研究主体及合作情况 2.2.1 核心作者

根据文献统计情况，发文量超过6篇的作者共计12位．这12位学者属于8个研究机构，分别是澳大利亚格里菲斯大学（Griffith University）、美国罗格斯州立大学海洋与海岸科学研究所（Institute of Marine and Coastal Sciences, Rutgers State University）、德国桑肯伯格自然研究所暨自然历史博物馆河流生态与保护系（Senckenberg Research Institute and Natural History Museum, Department of River Ecology and Conservation）、德国杜伊斯堡-埃森大学水生态学系（University of Duisburg-Essen, Department of Aquatic Ecology）、美国伊利诺伊大学（University of Illinois）、美国华盛顿大学（University of Washington）、澳大利亚阳光海岸大学（University of the Sunshine Coast）和澳大利亚西澳大学（University of Western Australia）．

来自德国杜伊斯堡-埃森大学水生态学系的Lorenz 是野生动物栖息地修复研究领域发文量最多的学者（表1），主要关注河流栖息地的恢复，研究结果主要发表在《Science of the Total Environment》《Journal of Applied Ecology》《Freshwater Biology》和《Hydrobiologia》上．其最新的研究发现，开展修复措施的河段在6年后的无脊椎动物丰富度明显增加[24]．另外，Haase、Able、Sundermann、Stoll、Connolly、Gilby、Hering、Simenstad等也主要关注水生生物的栖息地恢复工作；仅有Benson、Hobbs、Craig等3位学者关注的是陆生脊椎动物的栖息地恢复工作．

表 1 野生动物栖息地修复领域中发文量超过6篇的作者

排名发文量作者排名发文量作者 1 18 Lorenz 7 7 Gilby 2 11 Haase 8 6 Hering 3 9 Able 8 6 Benson 4 8 Sundermann 8 6 Hobbs 5 8 Stoll 8 6 Simenstad 6 7 Connolly 8 6 Craig 2.2.2 核心研究机构

在野生动物栖息地修复领域中，发文量排在前10的机构均为国外机构，且均来自美国（表2）．发文量排在前3的机构分别是美国内政部（n = 238）、美国地质调查局（n = 174）、美国农业部（n = 106）．这说明，美国政府对野生动物栖息地修复的重视程度相当之高．除上述3个政府机构外，美国鱼类和野生动物管理局、美国国家森林局、美国国家海洋与大气管理局也在该领域做出了极大的贡献．除政府机构外，美国加利福尼亚大学系统、美国佛罗里达州立大学系统、美国俄勒冈州立大学和美国华盛顿大学等大学的科研机构也在野生动物栖息地修复领域做出了重要贡献．

排名发文量机构英文名称机构中文名称 1238United States Department of the Interior美国内政部2174United States Geological Survey美国地址调查局3106United States Department of Agriculture (USDA)美国农业部486University of California System美国加利福尼亚大学系统579US Fish & Wildlife Service美国鱼类和野生动物管理局678United States Forest Service美国国家森林局769National Oceanic Atmospheric Admin (NOAA) - USA美国国家海洋与大气管理局855State University System of Florida佛罗里达州立大学系统942Oregon State University俄勒冈州立大学1041University of Washington华盛顿大学

依据CiteSpace绘制的机构合作网络图中，共有节点261个，连接线953条，并显示了发文量>20篇的机构（图2）．带有紫色圆圈的节点表示中介中心性>0.1的关节节点，表明这些节点是更为重要的信息传递者，是联系其他机构的桥梁．连接线最多且中心性最高的机构为美国内政部，其中心性为0.18，发文量位列第1．表明美国内政部对野生动物栖息地修复研究的支持力度极大，与大部分机构都保持着合作关系．中心性次之的是美国加利福尼亚大学系统，为0.15，发文量排在第4，是科研机构中发文量最高的单位．除政府部门外，加利福尼亚大学系统是野生动物栖息地恢复领域中最具有影响力的机构，该系统涵盖了加利福尼亚大学的10所分校．

2.2.3 国家或地区

根据文献整理的结果，发文量排在前10的国家分别是美国、澳大利亚、加拿大、英国、德国、中国、法国、西班牙、新西兰和芬兰，该10个国家的发文总量占野生动物栖息地修复领域总文献量的93.03%（表3）．其中，美国以1135篇的发文量遥遥领先于其他国家，占总文献数量的54.54%．

排名国家发文量/篇比例/% 1美国113554.542澳大利亚1788.553加拿大1416.784英国1175.625德国884.236中国813.897法国653.128西班牙472.269新西兰432.0710芬兰411.97

依据CiteSpace绘制的国家或地区网络图见图3，图3中共有节点87个，连线424条．位于关键节点的国家共有8个，分别是美国（0.57）、英国（0.33）、德国（0.18）、丹麦（0.18）、印度（0.15）、中国（0.12）、澳大利亚（0.12）和法国（0.12）．美国中心性最高且发文量也最高，处于整个网络图最核心位置，表明美国在野生动物栖息地恢复领域占据着极高的地位，且与绝大多数国家都保持着合作关系．

图 3 野生动物栖息地修复的国家或地区间的合作网络

2.3 研究内容 2.3.1 文献共被引及聚类分析

对Web of Science中收集的文献进行关键词共被引分析，共生成923个节点和2942条连接线，结果以时间线图的形式展示，并以主题词作为聚类标签．根据聚类编号共生成32个聚类，所以相同聚类主题的文献按照时间顺序在同一水平线上分布．根据图4展示结果（仅展示10个最大聚类），聚类网络模块度Q = 0.9046，加权平均轮廓值S = 0.9487，表明聚类结果合理，分析可信．

图 4 野生动物栖息地恢复的文献共被引及聚类分析的时间线

群组“#0 benthic invertebrate”．该组的主题词主要包括benthic invertebrate、 benthic invertebrate communities、river reaches、river restoration和large river等，其出现时间段跨越了2009—2021年，且主要集中在2015年以后．该组文献主要关注无脊椎动物群落对恢复措施实施的响应，并以此判断恢复是否成功[25−27]．多数研究通过对无脊椎动物群落丰度的调查，评估了屏障移除、河床重建、重引入水生植物等方法对河流栖息地恢复的效果[27−28]．也有研究基于对无脊椎动物群落的调查发现河岸森林能够有效缓解农业对河流的影响[29]．

群组“#1 riverine habitat”．该组的主题词主要包括riverine habitat、restoration measure、channel-design restoration、population attribute和resident non-game fishe等．该组文献主要发表在2003—2016年，且主要集中在2005—2011年，主要研究集中在对河流栖息地修复方案的评估[13,30]．如在欧洲26个地点评估河流恢复对底栖无脊椎动物的影响[11]．另外，Sundermann等[31]对德国24个河流栖息地恢复项目的评估发现，恢复的成功与否取决于周围的物种池（species pool）．

群组“#2 river reaches”．该组的主题词主要包括river reaches、benthic invertebrate communities、large river、boreal stream和European restoration project等．该组文献主要发表在2008—2020年，主要关注河流栖息地恢复后，生物和非生物的响应[32−33]以及对恢复效果的影响因素[34]．Hering等[35]对欧洲栖息地恢复项目的成效评估发现，改善野生动物生境是河流修复工程需要关注的重点．该组与群组“#1 riverine habitat”较为相似．

群组“#3 oyster reef restoration”．该组的主题词主要包括oyster reef restoration、multiple benefit、rapid site selection、nature-based solution和coastal seascape等．该组文献主要发表在2013—2022年，主要研究海洋野生动物栖息地恢复，如海岸潮间带栖息地恢复、牡蛎礁修复等[36−37]．同时，也在探索是否有基于自然的解决方案来实现野生动物栖息地的恢复[38]．

群组“#4 danube tributary”．该组的主题词主要包括danube tributary、spawning habitat、upstream salmonid、hydropower-related temporary stream和southern edge等．该组文献主要发表在2017—2021年，同样关注水生生物栖息地的恢复，且注重调查大坝对鱼类产卵栖息地的影响[7]．

群组“#5 waterbird diversity”．该组的主题词主要包括waterbird diversity、habitat quality reduction、sharp decline、dyke demolition和Dongting Lake China等．该组文献主要发表在2016—2020年，主要关注水鸟栖息地的恢复[39−40]．

群组“#6 enhanced leaf retention”．该组的主题词主要包括enhanced leaf retention、ecosystem recovery、stream habitat structure、long-term recovery、midwestern state和headwater stream等．该组文献的发表时间主要在2005年之前，2005—2018年未见发表，2019—2020年有所增加．该组文献主要关注生态系统过程的恢复[41]，并强调对河流栖息地恢复的评估需要长期监测才能获得足够的数据[42−43]．

群组“#7 arthropod assemblage”．该组的主题词主要包括arthropod assemblage、invasive plant phragmites australis、following removal、spartina salt marsh和power plant等．该组文献主要发表在2004年前后，主要聚焦于入侵物种对本地物种群落的影响[44]以及盐沼栖息地的恢复[45]．

群组“#8 landscape determinant”．该组的主题词主要包括landscape determinant、green veining、European agricultural landscape、large scale和European basin等．该组文献的发表时间主要在2009年以前，但发表量较少，而在2019年有所增加，且2019年是该组主题词发表最多的一年．在该组中，有研究提出通过鱼类群落特征来建立综合保护价值指数，以确定哪些区域适合有限开展恢复工作[46]．

群组“#9 landscape-scale dry conifer forest management”．该组的主题词主要包括landscape-scale dry conifer forest management、equivalent reduction、fuel hazard reduction result、crown fire behavior和dry conifer forest等．该组文献的发表时间主要集中在2016—2020年，主要关注森林生态系统鸟类对各类恢复措施的响应[8,12,47]．

2.3.2 关键词突现分析

根据CiteSpace的关键词突现分析结果，我们选择了50个突现关键词，并按照突显关键词开始的时间顺序进行排序（表4）．根据突显关键词，将野生动物栖息地恢复研究大致分为以下几个阶段：1）2006年以前．该阶段突显的关键词主要为ecosystem management、community、area、growth、ecology、density、phragmites australis和common reed等．该阶段属于野生动物栖息地恢复的探索阶段，突显关键词并未表现出与栖息地恢复最直接的关系，更多的是阐述栖息地退化现状的相关研究．同时，由于相关数据积累较少，该阶段也无法开展过多的栖息地恢复评估工作．2）2007—2015年，该阶段涌现了大量的关键词，包括landscapes、responses、streams、forests和stream restoration等．该阶段野生动物栖息地恢复工作开始进行评估，并主要集中在水生野生动物栖息地恢复上，如河流栖息地、盐沼栖息地等．3）2016—2018年，该阶段属于从小区域恢复工作评估过渡到大范围野生动物栖息地恢复上，突显的关键词主要包括ecosystem services、protected areas等，其主要研究对象仍是水生生物的栖息地，但也开始关注鸟类栖息地的恢复．4）2019年至今的关键词突显表明，野生动物栖息地恢复的热点研究主要围绕功能多样性（functional diversity）对恢复的作用、野生动物家域、生态恢复等方面开展．

关键词突现强度起止年份关键词突现强度起止年份 ecosystem management3.621995—2004 atlantic forest3.102015—2017community3.041997—2000fresh water5.932016—2020area3.261998—2006ecosystem services5.152016—2023growth3.982000—2003colonization4.942016—2017ecology3.522001—2003movement4.482016—2020density3.742002—2006river restoration4.102016—2018phragmites australis2.952002—2007complexity3.192016—2017common reed3.452003—2007fish passage4.122017—2020habitat fragmentation3.852006—2009protected areas3.352017—2018long term3.932007—2009bird3.352017—2018salt marsh3.912007—2010coastal4.212018—2019populations3.952009—2014fish assemblages3.622018—2019classification3.942010—2014organic matter3.222018—2019stream restoration3.832010—2012functional diversity6.892019—2021grassland2.912010—2012home range4.622019—2021landscapes5.452011—2013selection4.262019—2020responses4.192012—2013trends3.752019—2020macrophytes3.242012—2014estuarine3.572019—2020fish2.912012—2013ecological restoration6.032020—2021streams6.532013—2017succession3.582020—2021models4.182013—2017wildlife3.582020—2021forests3.572013—2016framework3.182020—2021macroinvertebrates2.972013—2015waterfowl3.072020—2021ecological status3.362014—2016habitat loss3.072020—2021dam removal3.242015—2017settlement3.212021—2023

3 结论与讨论

随着人类对大自然的掠夺越来越严重，野生动物的生存面临着更严重的威胁．城市化、基础设施建设、农业扩展、森林采伐等是野生动物栖息地退化和破碎化的主要原因．本文对文献的整理发现，野生动物栖息地恢复的文献发表量正在迅速增长，这说明研究人员们对野生动物栖息地的关注．另外，野生动物栖息地恢复领域的文献也主要集中在美国，其文献发表量占总文献数的54.54%，我国发文量相对较少（表3）．根据野生动物栖息地恢复的研究重点来看，水生生物的栖息地恢复是该领域的研究重点．在河流等栖息地的研究中，学者们主要关注以下几个方面：1）生物多样性的恢复情况，如鱼类、底栖无脊椎动物丰度，并基于此来评估恢复项目的有效性；2）探究影响恢复成功的主要因素；3）海洋生物栖息地恢复的价值；4）探索可供借鉴的栖息地恢复方案及评价体系．但早期研究使用的指标过于单一[48−50]，尽管这些指标证实了大坝建设、污水排放等对生物多样性的影响[51−52]，这并不能完全反映栖息地恢复状况是有效的[53]．

近年来，基于自然的解决方案（nature-based solutions, NbS）在生物多样性保护、减缓气候变暖、生态修复等方面作出的贡献日益突出[54]．NbS倡导依靠自然力量和生态系统方法，来应对气候变化、生物多样性丧失和生态系统退化等问题．Pittman等[38]基于NbS为阿拉伯联合酋长国海岸带的保护选择制订了选址方案；Serra-Llobet比较了基于人为干预和自然主导的2种栖息地恢复案例，发现基于自然过程的栖息地恢复既能够达到既定目标又具有成本优势[55]．随着NbS的提出，国内学者提出我国山林田湖草生态保护修复上如何结合NbS理念进行完善[56]，为后续栖息地恢复项目的实施提供了良好的建议．借助于NbS理念，2017年，云南喀斯特高原湖泊的治理观念从以往的以人为主的水质治理调整为全流域范围的自然保护修复，目前已基本完成消除地质安全隐患、防治水土流失、恢复植被等任务[57]．值得指出的是，近年来新兴的“再野化”的生态保护修复方法，也是一种调查自然力量占主导的生态修复方式．不过，由于本文更多地倾向于对“野生动物栖息地恢复”这个大主题的综述和探讨，检索式并未查询到过多关于“再野化”的文献．对于“再野化”方法的概念及应用，可参见杨悦等[23]的综述文章．

同样地，由于检索式和对文献的整理方式，我们的结果并未突出对具体某个国家、某个物种或某个具体地点的退化栖息地修复研究．对于我国而言，目前也主要关注水生生态系统的栖息地恢复工作[58]．不过，近年来也在思考更大尺度栖息地恢复工作的开展，如Xun等[59]对深圳市栖息地网络连续性的规划．但系统的研究仍然需进一步加强．同时，作为一个以山地环境为主的国家，我们也更应该将关注类群扩大到大中型哺乳动物的栖息地恢复上，如我国针对大熊猫栖息地[60]和亚洲象栖息地[61]开展的恢复工作．建议相关学者在未来能够总结特定物种的栖息地恢复工作的进展，以获得针对性更强的综述结果．

随着全球越来越关注野生动物栖息地退化和破碎化的问题，未来栖息地恢复工作将得到更多的重视．根据对文献的梳理，我们认为未来野生动物栖息地修复的重点工作将从以下几个方面开展：1）全球各类水生生物栖息地恢复项目的成效评估；2）鸟类及哺乳动物栖息地恢复工作，包括栖息地恢复实施方案以及栖息地现状评估方案的设计；3）气候变化对栖息地恢复研究的影响；4）野生动物功能性状多样性对栖息地恢复的作用；5）景观尺度上的栖息地恢复评估．最重要的是，需要进一步探讨如何在原有的栖息地恢复基础上融入NbS理念，以保证更加科学地开展恢复项目．