基于目标种保护的生态廊道构建——以崇明岛为例

景观破碎化和适宜生境面积减少是生物多样性降低与物种灭绝的重要因素之一。生态廊道的构建为陆行野生动物扩大活动范围提供了空间途径,从而增加了物种基因交流的机会, 提高了种群的生存能力。上海市崇明岛是一个地理上孤立的冲积沙岛,随着岛上森林斑块的减少与破碎化,依赖林地生境生存的陆行动物个体与种群数量大大减少。本文以崇明岛为例,选择上海市一级保护动物刺猬作为目标种,在分析其生活习性和基质斑块空间分布特征的基础上,利用最小耗费模型和GIS手段,实现了生境斑块之间的最佳连接,建立了以目标动物保护为目的的生态廊道规划方案。     

厦门湾中华白海豚潜在生态廊道识别及人类活动干扰评估

生态廊道具有维持或恢复生态连通性的功能，对于连接生物栖息地、保护物种多样性具有重要意义。现有的生态廊道研究主要集中于陆地，而海洋生态系统具有水体广泛连通、缺乏直观的景观斑块等特点，导致海洋生态廊道的研究成为长期以来的科学难题。以栖息地位于厦门湾的国家一级保护动物中华白海豚（Sousa chinensis）为对象，尝试基于物种分布模型和最小成本路径分析法建立海洋生态廊道的识别方法。研究采用物种分布模型识别厦门湾内中华白海豚的适宜生境分布区和节点，并利用模型产出的生境适宜性结果生成海洋中的阻力表面，模拟计算节点与节点间在阻力表面上的最小成本路径，从而生成物种扩散网络。研究结果显示，厦门湾中华白海豚的分布主要受到航道距离、到岸线距离和叶绿素浓度三项因素的影响，主要适宜生境位于西海域至九龙江口和大嶝海域。潜在的核心生态廊道面积93.19km²，次级生态廊道面积170.41km²，九龙江口-鼓浪屿南侧-黄厝-大小嶝岛沿线可能是厦门湾中华白海豚的主要迁移路线。在此基础上，从用海空间重叠和桥梁影响两方面开展了人类活动对廊道的干扰评估。评估结果显示旅游活动和航运活动可能是中华白海豚生态廊道的主要影响来源，其中核心廊道受旅游活动影响更大，次级廊道受航运活动的影响更大。此外，厦门岛北部的桥梁亦可能会影响中华白海豚生态廊道的连通性。研究创新性地提出了海洋生态廊道的空间定量化识别方法并成功应用于厦门湾中华白海豚研究，研究结果可为我国海洋生物多样性保护、海洋保护区的空间规划等领域提供新的科学工具。     

生境破碎化对生物多样性的影响

生境破碎化对生物多样性和生态系统功能的影响是当前国内外生态学家研究的热点问题之一。生境破碎化导致原生境的总面积减小,产生隔离的异质种群,从而影响个体行为特性、种群间基因交换、物种间相互作用及生态过程。生境破碎化的过程引起栖息地内部食物、繁殖场所、局部小气候、边缘效应等生物和非生物条件的变化,从而影响植物种群的大小和灭绝速率、扩散和迁入、遗传和变异以及存活力等,影响动物种群的异质种群动态、适宜生境比例、灭绝阈值、种间关系等。随着景观生态学与农业科学的融合,探索利用景观布局控制害虫发生将是人类利用生境破碎化为人类服务的一条新途径。     

生境破碎化对动物种群存活的影响

生境破碎是生物多样性下降的主要原因之一。通常以岛屿生物地理学、异质种群生物学和景观生态学的理论来解释不同空间尺度中生境破碎化的生态学效应。生境破碎化引起面积效应、隔离效应和边缘效应。这些效应通过影响动物种群的绝灭阈值、分布和多度、种间关系以及生态系统过程,最终影响动物种群的存活。野外研究表明,破碎化对动物的影响,因物种、生境类型和地理区域不同而有所变化,因此,预测物种在破碎生境中的存活比较困难。研究热点集中于：确定生境面积损失和生境斑块的空间格局对破碎景观中物种绝灭的相对影响,破碎景观中物种的适宜生境比例和绝灭阈值,异质种群动态以及生态系统的生态过程。随着3S技术的发展,生境破碎化模型趋于复杂,而发展有效的模型和验证模型将成为一项富有挑战性的任务。     

气候变化导致青藏高原马鹿种群适应性分布退缩：以类乌齐马鹿国家级自然保护区为例

近50年青藏高原的气候变化速率是全球平均值的2倍,对高原有蹄类的种群分布和多样性维持带来严重影响。本研究以西藏类乌齐马鹿国家级自然保护区的马鹿种群为例,通过2013年和2021年对马鹿和牦牛种群数量、分布的调查,并整合了物种分布模型和种群动态模型,评估了当前和未来气候变化及人类活动(放牧、道路、居民点等)对马鹿种群适应性分布的影响。研究表明,马鹿种群在2013—2021年由890头增加到1 400头,根据种群增长模型预计在2050年马鹿种群数量将达到1 735头,但其适宜栖息地在2050年代下降43.4%,2070年代下降5.1%,表明马鹿种群增长与适宜栖息地缩小之间的冲突将不利于马鹿种群的可持续发展。同时,当前马鹿与牦牛栖息地重合率为19%,2050年代为60%,2070年代为37%,且牦牛与马鹿存在食物竞争,这在一定程度上减少了马鹿原有的适宜栖息地。为保护马鹿,建议减少牦牛的饲养量1 000～1 500头。本研究将种群增长模型、种间竞争关系与物种分布模型整合,把气候变化对物种的影响延伸到种群层面,对其他物种的保护具有借鉴意义。     

面向生境保护与连通性维护的鄂温克族自治旗生态空间划定

在人类活动及气候变化影响下,自然生境萎缩与破碎化现象严重,生境保护与生境间连通性维护增强对生物多样性保护具有重要的作用与意义。以鄂温克族自治旗为例,基于MaxEnt模型对物种分布数据与环境因子变量进行训练,支持物种基质阻力面构建和生境斑块识别,为最小成本路径模型(Least Cost Path Model, LCM)生境网络建模提供基础数据,并在模拟路径有效性筛选、廊道宽度生成等方面改进LCM,通过物种生境网络集成与验证,为面向生境保护与连通性维护的生态空间划定提供新的方法与思路。结果表明：(1)生态空间发挥重要的栖息地保护作用,对重点表征物种栖息地保护率为100%,对其他物种栖息地保护率均值达到88%;(2)根据关联长度指数评价,生态空间对各物种的生境连通性维护作用明显,对凤头鸊鷉、大山雀、大斑啄木鸟、天鹅、赤狐、雀鹰等物种生境连通性的提升作用显著,最高可提升626%;(3)生态空间面积仅为鄂温克旗总面积的25.1%,为农牧业等人类活动留有较大发展空间;(4)伊敏河既是鄂温克旗重要生态主轴,也是社会经济发展主轴,应注意协调生态保护与社会经济发展的关系;(5)鄂温克旗东南部生境间连通性...     

小兴安岭南麓马鹿冬季适宜生境评价

通过2014-2015年两次冬季野外调查, 将收集的79处马鹿(Cervus elaphus)出现信息作为分布点数据, 选取地形、景观类型、植被特征和人类干扰4类19种因子作为环境变量, 利用最大熵(maximum entropy, MaxEnt)模型, 分析了小兴安岭铁力林业局辖区马鹿种群冬季潜在适宜生境分布特征和主要环境因子对马鹿分布的影响。结果显示: 模型预测精度较高, 训练集与验证集的平均AUC(area under the curve, 受试工作者曲线下面积)值分别为0.949和0.958; Jackknife检验结果表明: 景观类型因子对马鹿生境选择的影响较大; 坡向、距大路距离、距混交林距离、距灌草地距离和距农田距离是影响马鹿生境分布的主要环境因子, 其综合贡献值依次为27.8%、23.9%、19.5%、15.3%和10.4%; 距小路距离对马鹿分布影响较小。我们依据MaxEnt模型最大约登指数, 找到最佳中断点0.22作为阈值将马鹿冬季栖息地划分为适宜和不适宜两个等级, 其面积分别为663.49 km²和1,378.85 km², 分别占研究区总面积的32%和68%。马鹿的适宜生境主要分布在铁力林业局辖区的东部山地和中部林地等区域; 南部地区接近铁力市区, 人类活动频繁, 不适宜马鹿栖息。对马鹿种群的保护管理措施提出3点建议: 控制人为干扰; 构建多样性景观; 优先保护马鹿的潜在适宜生境分布区。     

黑龙江省老爷岭南部穆棱林区马鹿种群分布数量及生境适宜性评价

开展野生动物种群分布数量和生境适宜性评价研究是制定物种科学保护决策的基础和关键。以东北马鹿(Cervus canadensis xanthopygus)为研究对象,于2015—2020年在黑龙江省老爷岭南部穆棱林区,采用大样方调查方法收集马鹿在雪地留下的足迹信息分析马鹿种群数量;通过相机监测、足迹链跟踪和大样方调查3种方法综合收集马鹿活动点信息,利用最大熵(MaxEnt)建模分析马鹿生境适宜性。马鹿种群分布数量研究结果表明,穆棱林区马鹿种群密度为(0.0645±0.009)只/km~2,种群数量为47—61只,主要分布在研究地区南部的和平、龙爪沟和共和林场。生境分析结果表明：人为干扰因子中,居民区对MaxEnt模型的贡献率为44%,马鹿主要在距居民区距离约5 km和10—15 km的区域活动,在偏僻的林间小道和乡村道路马鹿生境适宜性较高,其对模型贡献率分别为16.8%和10.2%;植被因子中,在距常绿针叶林和针阔混交林距离4 km范围内,随距离增加马鹿生境适宜性逐渐降低。生境适宜性分析结果表明,研究地区马鹿适宜生境和次适宜生境面积为87.09 km~2,仅占研究区域的10.39%,主要...     

中国东北虎栖息地分析与潜在生态廊道构建

东北虎（Panthera tigris altaica）是现存5个虎亚种中体型最大者,其作为全球生物多样性保护的旗舰物种,在维持健康生态系统功能中占据不可替代的重要地位。近几十年来,由于东北虎栖息地受到人类活动强烈干扰,致使栖息地破碎化,主要栖息地孤立分布,呈现岛状,天然生态廊道消失殆尽,东北虎的保护面临巨大挑战。因此,确定东北虎关键栖息地,构建与恢复东北虎栖息地之间的生态廊道十分必要。本研究运用专家模型结合东北虎栖息地选择规律和栖息地特征,综合分析植被类型、国家级与省级自然保护区分布、地形因子以及人为干扰因子共7个主要影响因子;通过层次分析法(AHP)获得各影响因子的相对权重值,运用加权线性方程获得了东北虎潜在适宜栖息地,并确定了东北虎核心分布区以及分布区间的综合代价值。通过廊道设计模型（Linkage mapper）得到东北虎核心栖息地间的潜在生态廊道。结果得到了21条东北虎潜在生态廊道,对打通国内零星分布区,特别是张广才岭-完达山-老爷岭之间的迁移通道、扩大东北虎生存空间具有现实指导意义。     

生物多样性保护廊道构建方法研究进展

生物多样性保护廊道对遏制生态系统退化及生物多样性丧失,改善生态系统服务功能,消除生境破碎化对生物多样性的影响,恢复珍稀濒危物种的种群数量,维护自然生态系统平衡稳定具有极为重要的作用。在近20年(1997—2017)国内外生物多样性保护廊道的相关研究分析的基础上,对廊道的概念、构建理论及方法应用进行了系统总结与探讨,分析了廊道构建理论的发展过程及适用性,分类总结了现有的廊道构建方法和17种廊道构建模型工具。研究分析表明,廊道作为一种新的生物多样性保护模式,已成为目前国际生态领域研究的热点之一,随着对物种景观运动过程认识的加深,廊道构建理论逐渐趋于成熟,与之匹配的廊道构建方法及模型工具进展迅速。借助遥感与地理信息技术,大范围,高精度的获取廊道模拟数据,并集成综合模型实现目标物种廊道的构建、保护和管理是今后生物多样性保护廊道构建研究的发展方向。最后,对当前该领域的研究现状和不足展开讨论并展望了未来发展,为我国生物多样性保护廊道的应用与实践及国家生态廊道体系的建设完善提供借鉴与参考。     

老爷岭南部狍冬季移动、卧息生境选择及其适宜性评价

在动物生境研究中,移动生境和卧息生境是生境研究的焦点。开展移动生境和卧息生境选择,并在此基础上进行生境评价,有利于深入了解动物对移动和卧息生境条件的需求,制定科学合理的栖息地保护计划。以东北虎（Panthera tigris altaica）的主要猎物物种之一-狍（Capreolus pygargus）为研究对象,于2017-2019年冬季积雪覆盖期在老爷岭南部通过随机布设28个大样方和84条用于足迹链跟踪的样线收集狍的移动点和卧息点信息,再结合近年来收集的东北虎出现点,利用广义可加模型（GAM）和最大熵模型（MaxEnt）进行狍移动、卧息生境选择及评价研究。移动生境选择研究表明,狍在移动的过程中偏好选择坡度小、距农田距离>500 m、远离道路、居民点和低海拔或较高海拔的区域;移动生境评价分析表明,移动适宜和次适宜生境面积之和为1318.16 km²,占研究区域面积的51.28%,当加入虎活动点影响因子后,狍移动适宜和次适宜生境面积之和为901.52 km²,适宜和次适宜生境面积之和减少了31.61%。狍卧息生境选择研究表明,水源、农田、道路和雪深是影响狍卧息的关键因素,其中雪深对狍卧息生境选择的贡献率达到70.13%;卧息生境评价表明,卧息适宜和次适宜生境面积之和为1243.77 km²,占研究区域面积的48.39%,当加入虎出现点因子后,适宜生境和次适宜生境面积之和减少了61.00%,仅为485.02 km²。研究认为,虎的出现对狍移动和卧息生境选择均产生影响,虎的活动及捕食行为可能会减少狍的活动范围和频次,狍远离虎活动区域卧息休息,压缩了狍适宜卧息的空间。     

大兴安岭南部山地苔藓植物区系多样性研究

于2009～2012年对大兴安岭南部山地6个自然保护区的苔藓植物进行了野外实地调查,对所采集的1 800余号标本进行室内分析鉴定,并计算分析其种类组成、区系地理成分、地区之间相似性系数和相异系数的欧氏距离比较,及其8种生境中苔藓植物多样性指数、丰富度指数、均匀度指数和优势度指数等,为保护区的管理和建设提供基础资料。结果表明:(1)大兴安岭南部山地6个自然保护区共有苔藓植物48科,134属,330种,其中苔类16科,21属,38种,1变种;藓类32科,113属,274种,14变种,2变型,1亚种。(2)首次发现中国新记录4种:长柄紫萼藓(Grimmia longirostris Hook.),毛尖连轴藓[Schistidium lancifolium(Kindb.)Blom.],平叶真藓(Bryumlaevifilum Syed.),凹叶毛灰藓[Homomallium adnatum(Hedw.)Broth.],首次发现本地区新记录12种。(3)以丛藓科为代表的旱生藓类在本区占有优势地位;区系地理成分以温带成分(60.79%)和东亚成分(16.19%)为主。(4)大兴安岭南部山地与兴安北部和燕山北部山地亲缘关系较近;生境条件的变化对苔藓植物多样性产生了一定的影响,湿润土生和石生生境为本区苔藓植物最丰富的生境,水生生境中苔藓植物分布最少。研究发现,大兴安岭南部山地苔藓植物区系是连接华北区、东北区、蒙新区和阴山地区的过渡性地带;与燕山北部和兴安北部相比,大兴安岭南部山地大面积苔藓植物地被层分布较少的主要原因是森林密度和湿度较低。因此,建立保护区对保护大兴安岭南部山地脆弱的森林、草原过渡生态系统,保护中国野生动植物类群及其他珍稀动植物的繁衍均具有十分重要的意义。     

基于最大熵模型的野生马麝夏季生境适宜性研究

野生马麝(Moschus chrysogaster)是珍稀濒危资源动物,分布于我国青藏高原及周边地区。甘肃兴隆山国家级自然保护区是野生马麝最重要的分布区之一,深入了解保护区的生境结构、质量及分布是对区域内野生马麝进行成功保护的前提和基础,但迄今缺乏大尺度的马麝生境适宜性研究。利用实地调查得到的兴隆山保护区的野生马麝夏季分布点数据,采用最大熵(MaxEnt)模型,结合地形、归一化植被指数、距河流距离、距道路距离等环境变量数据,进行野生马麝的夏季生境适宜性分析。结果表明：影响野生马麝夏季生境适宜性的主要生态因子是海拔、坡向、植被和河流,其贡献率分别达40.3%,23.4%,18.6%和10.9%;兴隆山保护区野生马麝的夏季潜在适宜生境分布面积为123.34 km²,占整个保护区的41.11%,占保护区林地的61.92%;野生马麝夏季潜在适宜生境主要集中在保护区的中部和西部,其中高适宜性生境约为保护区的4.47%,各适宜区间及适宜区之内均存在一定程度的不连续分布。为加强对兴隆山保护区野生马麝种群及生境的就地保护,建议通过生境保育措施,提高野生马麝潜在分布区的生境适宜性,...     

基于MaxEnt模型的小兴安岭东北虎潜在生境适宜性评价

小兴安岭是东北虎的历史分布区之一,近年来东北虎数次重返小兴安岭,预示了小兴安岭东北虎种群恢复的可能性。为了探明小兴安岭作为东北虎栖息地的适宜程度,本文以我国小兴安岭及俄罗斯联邦阿穆尔州、犹太自治州为整体研究区域,利用该区域内东北虎出现点数据,采用Maxent模型,以植被、气候、地形、积雪4类环境数据为基础,分析自然环境条件下小兴安岭东北虎潜在生境的适宜性及空间分布。结果显示：小兴安岭东北虎潜在适宜生境面积为0.96×10⁴~1.03 ×10⁴ km²,主要位于小兴安岭北部和东部,中部、西部和东南部有少量分散适宜生境;次适宜生境面积为2.46×10⁴~1.76 ×10⁴ km²,主要位于适宜生境周边区域;叶灌层差异、蒸散量、归一化植被指数、叶面积指数等植被相关因素及降水季节性、最冷季降水量等气候因素是影响东北虎栖息地适宜程度的主要环境特征变量。小兴安岭仍具备东北虎种群生存的自然条件。     

基于生态位模型的艾比湖国家级自然保护区马鹿生境评价

生境评价和预测是对濒危物种进行有效保护的基础。通过2013年9月和2014年10月对新疆艾比湖国家级自然保护区开展2次秋季野外调查共收集了92处马鹿(Cervuselaphus)出现数据,利用马鹿出现数据作为分布点数据,选取地形、植被类型和气候因子3类23种因子作为生境变量,利用MAXENT生态位模型分析了新疆艾比湖国家级自然保护区马鹿秋季生境适宜性分布特征和主要生境因子对马鹿分布的影响。结果表明:模型预测结果较高,平均AUC(area under the curve,受试工作者曲线下面值)值为0.976;Jackknife检验结果显示:最热月最高温度对马鹿生境分布的影响较大。植被类型和坡度对马鹿生境分布的影响不大。海拔、年降雨量、气温日较差和最热季平均温度是影响马鹿生境分布的主要生境因子。马鹿秋季生境划分为高适宜、次适宜、低适宜和不适宜4个等级,马鹿的高适宜生境区主要分布在研究区域的北部,次适宜及低适宜生境区则分布于高适宜生境区的边缘,而不适宜生境区主要集中在西部和东部地区。研究不仅提供了马鹿在艾比湖的实际分布状况,也为马鹿生境和生境因子的关系方面提供了一个重要的科学依据。     

Does one size fit all? A multispecies approach to regional landscape corridor planning

Aim

The practical value of the single‐species approach to conserve biodiversity could be minimal or negligible when sympatric species are limited by factors that are not relevant to the proposed umbrella species. In this study, we quantitatively evaluated as follows: (1) habitat suitability and potential movement corridors of a single umbrella species, giant panda (Ailuropoda melanoleuca); (2) habitat suitability of sympatric mammals; and (3) the potential effectiveness of the single‐species corridor planning to preserve suitable habitat and its connectivity of other focal species.

Location

Qinling Mountains, central part of China (15,000 km²).

Methods

We collected species distribution, environmental and anthropogenic data and conducted species occupancy modelling for giant panda and six other sympatric species (i.e., takin Budorcas taxicolor, tufted deer Elaphodus cephalophus, Chinese goral Naemorhedus griseus, Reeve's muntjac Muntiacus reevesi, leopard cat Prionailurus bengalensis and yellow‐throated marten Martes flavigula). We then conducted circuit models to identify potential corridors for each species and evaluated the effectiveness of giant panda corridors to restore the habitat connectivity for these sympatric mammals.

Results

Occupancy modelling revealed that each species had a unique set of environmental variables associated with its distribution in the Qinling Mountains. We found that giant panda and all other focal species had some degree of fragmentation to their suitable habitat that required restoring habitat connectivity. Among the eight potential giant panda corridors, conservation efforts to reduce anthropogenic impacts would significantly improve the effectiveness of six corridors, while the other two corridors would require altering the vegetation. Five proposed giant panda corridors had remarkable overlap with corridors proposed for other species. We suggest two giant panda corridors as a priority due to their potential to maximize the benefits to both giant panda and a broader suite of mammals.

Main conclusions

Corridor planning in this region of China will likely continue using the single‐species policy, but our results highlight that not all potential giant panda corridors have equal effectiveness for other wildlife species. When offered multiple alternative actions, conservation planners can prioritize corridor development based on a multispecies perspective without loss of connectivity for the priority species. This approach has strong implications to the conservation of wildlife communities in China, and elsewhere, where conservation plans developed for a single‐species garner most available funding and institutional support.

     

Prediction of habitat suitability,connectivity, and corridors in the future to conserve roe deer (Capreolus capreolus) as a locally endangered species in northern Iran

Roe deer is a protected species in Iran as its population and distribution in the country have considerably declined. Roe deer are threatened by several factors such as habitat fragmentation and road mortality, so studying their distribution and movement through the increasing habitat destruction and fragmentation is necessary. This will become increasingly important because climate change will transform the species’ future habitat and connectivity patterns. We evaluated the roe deer’s potential distribution range in northern Iran and, for the first time, developed connectivity models and designed corridors for the present and future to make better conservation plans. We collected 91 points indicating the presence of roe deer in the study region. After developing ensemble models using six species distribution algorithms, we defined high-ranked habitat cores using the concept of landscape suitability prioritization. From these, we designed connectivity and corridors in two time-frames with the help of least-cost paths and circuit theories to predict the potential movement throughout the study area. We estimated that the overall core habitats for roe deer in the present and future periods are, respectively, around 1200 km² and 2600 km², corresponding to 2 and 4 percent of the whole area. This suggests that the habitat core will expand in the future as a result of climate change. Similarly, the connectivity among the cores will strengthen. We also conclude that the temperature-driven and anthropogenic variables significantly affect the distribution of roe deer in northern Iran. It is necessary that conservationists and managers consider the designed corridors in the present study while planning conservation strategies.