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栖息地作为物种存在的基础,时刻都在影响物种的存续[1-3]。每年有很多物种因为生境丧失和栖息地破碎化等生境适宜性下降的问题而导致灭绝[2, 4-6]。在全球的所有哺乳类物种中有近四分之一的物种遭遇到由于这些原因而引起的灭绝危害[7]。因此,开展栖息地适宜性评价,对物种栖息地分布进行预测,有助于了解物种栖息地现状,从而为保护和管理提供有效的理论支撑[8, 9]。
近年来各种对物种栖息地评估和空间分布预测的模型被广泛运用,比较常用的有回归模型、机理模型和生态位模型等[10-12],其中生态位模型由于其对数据要求相对较少和预测结果精度高的优势而得到广泛应用[13, 14]。而MaxEnt模型作为生态位模型种最常用的模型经常被各个学者用于不同类型的研究区域、不同类型的研究物种的栖息地评价和预测。如:戎战磊、黎运喜分别从保护区和廊道的方向出发对大熊猫的栖息地质量进行评价[15, 16],吴庆明、林原对鸟类潜在栖息地预测和营巢生境适宜性的分析[17, 18],齐曾湘、朱世兵对黑熊和东北虎的生境研究[19, 20]。
白水河国家级自然保护区内分布有国家一级保护动物羚牛(Budorcas taxicolor)、林麝(Moschus berezovskii)、国家二级保护动物斑羚(Naemorhedusgoral)、鬣羚(Capricornis milneedwardsii)等有蹄类动物,具有较高的科研价值。通过GIS技术结合MaxEnt模型对白水河国家级自然保护区内4种有蹄类物种生境适宜性进行分析,分析影响这些物种的关键因子以及物种空间分布现状,以期对保护区物种保护政策的制定和规划提供相关科学合理的建议。
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ROC曲线评价结果(见图1),经过20次重复后斑羚的训练集AUC值为0.962(见图1a),鬣羚的训练集AUC值为0.947(见图1b),林麝的训练集AUC值为0.924(见图1c),羚牛的训练集AUC值为0.945(见图1d)。结果表明四种有蹄类物种的MaxEnt预测结果均达到优秀的水平。
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对白水河4中有蹄类生境预测结果进行统计后,其中羚牛适宜栖息地占保护区总面积的24%,次适宜栖息地占保护区总面积的34%,不适宜栖息地占保护区总面积42%;林麝适宜栖息地占保护区总面积的25%,次适宜栖息地占保护区总面积的35%,不适宜栖息地占保护区总面积40%;鬣羚适宜栖息地占保护区总面积的27%,次适宜栖息地占保护区总面积的19%,不适宜栖息地占保护区总面积54%;斑羚适宜栖息地占保护区总面积的14%,次适宜栖息地占保护区总面积的27%,不适宜栖息地占保护区总面积59%(见图2)。
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各个环境变量对不同物种的贡献结果显示(见表1),对斑羚贡献最大的3个环境因子是坡向、坡度和落叶灌丛,贡献百分比分别为19.5%、10%、8.1%;对鬣羚贡献最大的3个环境因子是竹林、栽培竹林和落叶灌丛,贡献百分比分别为18.5%、14.4%、11.8%;对林麝贡献最大的3个环境因子是坡向、落叶灌丛和竹林,贡献百分比分别为18.8%、13.9%、9.8%;对羚牛贡献最大的3个环境因子是坡向、竹林以及落叶阔叶林,分别占贡献比的23.3%、12%、11%。而相比之下对斑羚贡献率最低的3种环境因子中是栽培竹林、温性针叶林、建筑用地,对鬣羚贡献率最低的3个环境因子是常绿落叶阔叶混交林、农田、暖性针叶林,对林麝贡献率最低的3个环境银子是暖性针叶林、栽培竹林和建设用地,对羚牛贡献最低的三个环境因子是建设用地、草甸、硬叶常绿阔叶林。
环境变量
Variable斑羚 鬣羚 林麝 羚牛 贡献百分比 Percent contribution/% 排列重要性 Permutation importance 贡献百分比 Percent contribution/% 排列重要性 Permutation importance 贡献百分比 Percent contribution/% 排列重要性 Permutation importance 贡献百分比 Percent contribution/% 排列重要性 Permutation importance 坡向 19.5 15.1 7.1 5.5 18.8 12.2 23.3 10.8 坡度 10 2.9 1.1 0.9 5.7 0.7 10.7 6.7 落叶灌丛 8.1 9.5 11.8 34.4 13.9 18.2 5.2 7.7 寒温性针叶林 7.7 7.9 1.6 6.4 3.5 4 2.6 4.3 常绿灌丛 7.3 3.5 3.1 34.4 4.1 6.2 2.3 4.5 落叶阔叶林 6.8 19 0.5 3.1 5.2 4.7 11 18.3 灌草丛 6.4 10.3 2.4 3.7 4.5 10.3 5.8 5.2 竹林 5.5 4.2 18.5 2.1 9.8 5.6 12 9.6 草甸 4.2 2.9 7.7 2.6 7.6 7.2 0.7 1.5 暖性针叶林 4.2 2.2 0 0 0.8 1.8 1.3 0.2 河流 4.1 2.3 4.6 6.5 2.9 2.2 3.3 7.4 栽培森林植被 3.3 2.9 0.7 1.1 2.1 3 2.7 5.1 水域 3 0.3 2.3 9.8 1 2.1 1.3 2.7 硬叶常绿阔叶林 2.8 6.7 7.8 2.4 7.6 9.5 0.6 1.2 常绿阔叶林 1.4 2 6.7 5.3 2.4 1.7 2.2 1.3 农田 1.3 0.9 0 0 1.2 0.5 3.3 3.8 常绿落叶阔叶混交林 1.2 0.5 0 0 1.4 0.7 1.2 0.7 温性针阔叶混交林 1.2 1.5 6.4 0 2.2 6.1 3.7 2.3 海拔 0.9 1.5 1.6 1.5 2.1 0.7 2.2 2.8 栽培竹林 0.6 2.9 14.4 13.5 0.5 0.9 1.4 0.7 温性针叶林 0.4 0.6 1.6 6.4 2.4 1 2.2 2.3 建设用地 0.2 0.3 0.2 0.3 0.4 0.6 1 0.9 Table 1. Contribution rate of ecological factors