中国东北地区水獭种群潜在分布区的预测

水獭是淡水生态系统中重要的指示物种,其就地保护和迁地保护对维持区域生物多样性和水生生态系统稳定具有现实意义.目前东北地区水獭种群分布面积退缩和种群数量锐减,基础研究缺乏,本底不清.近10年水獭种群信息仅见于部分名录、新闻报道和长白山保护区的监测结果,科研经费和研究人员匮乏,保护力度严重不足.因此,本研究基于资料搜集和访问调查的数据,利用物种分布模型模拟了东北地区水獭种群的潜在分布区,再结合现有自然保护区分布,分析了其保护现状及空缺.结果表明,水獭的适宜分布区面积为39.17万km2,占研究区域内总面积的17.99%;有保护区覆盖的水獭分布区面积为4.77万km2,占水獭分布区面积的2.19%.东北水獭种群集中分布在大兴安岭北段、小兴安岭中部、三江平原东北角和长白山东部,其中大兴安岭是其分布中心.主要保护空缺是在长白山林区中南部、小兴安岭南部山区和大兴安岭的北部山区.因此,建议扩大现有国家级保护区面积,升级省市级保护区,在现有保护区之间建立保护廊道,提升保护效果.     

应用GIS和Maxent预测南方红豆杉潜在地理分布及其保护建议

预测物种潜在地理分布在保护生物学中发挥着重要的作用。利用影响物种分布的环境因子,通过GIS和Maxent模拟南方红豆杉的潜在地理分布,结合Google Earth对其潜在地理分布进行观测,并针对涉及到物种潜在分布区的省(自治区)和保护区进行有效分析,评价这些地区对南方红豆杉的保护能力。经过研究发现,南方红豆杉的潜在地理分布区主要在我国华南大部分地区,西南地区有少量分布。浙江和湖南两省潜在地理分布面积较大,其中湖南省南方红豆杉较多分布在保护区内。通过总结过去的相关研究,并在此基础上进行GIS分析,丰富其内容,特别是在野生濒危植物保护方面。     

东北红豆杉生境适宜性评价

目的生境适宜性评价研究对于物种的保护和管理具有重要意义。过去物种分布研究仅限于模型使用没有提出明确的评价方法,而传统生境质量评价依赖于经验评分而易造成主观偏差。本文利用模糊数学方法结合生境适宜性指数（Habitat suitability index,HSI）模型研究国家一级保护植物东北红豆杉的生境适宜性与环境因子间的响应关系,以期为东北红豆杉物种保护提供理论依据。方法以物种个体多度作为生境适宜性指示因子,使用模糊数学构建单因子评价函数,通过HSI模型计算生境适宜性指数并绘制生境适宜性空间分布图。结果气候评价因子按熵信息重要性排序为最小月降水量 > 年平均温 > 夏季平均温 > 平均温度日较差;地形评价因子重要性排序为坡向 > 坡位 > 坡度 > 海拔。模型评价检验结果准确率为65%,受试者工作特征曲线下面积为0.7。模型预测显示东北红豆杉分布区面积狭小且破碎化严重,生境斑块面积多在1.39 ~ 2.78 km2;高适生区集中分布于吉林省东部、黑龙江省东南部,面积约为41 300 km2;低适生区集中分布于吉林省东南部,面积约为62 800 km2。结论利用模糊数学结合HSI模型研究环境变量与东北红豆杉多度间关系,可用于评价生境适宜性。模型预测结果一定程度地反映了物种高、低生境适宜区的空间格局,可为制定物种保护策略提供科学依据。      

利用最大熵(MaxEnt)模型对红豆杉潜在适生区的模拟

为了研究红豆杉(Taxus wallichiana var.chinensis(Pilger) Florin)的保护和繁殖,利用红豆杉存在记录与环境因素,利用最大熵(Maxent)模型,使用红豆杉分布数据,气象以及地形数据,分析影响红豆杉分布的主导环境要素,模拟红豆杉在我国的潜在适宜区,并结合我国自然保护区分布范围进行分析。研究结果表明：共提取了6个影响红豆杉潜在适生区的主导环境因素,分别为5月平均降水量、4月平均降水量、9月平均降水量、高程、坡度、3月平均降水量,红豆杉的潜在适生区是气候与地形的共同作用结果,春季降水量、高海拔与一定的坡度区间是影响红豆杉分布的主要因素;构建的最大熵模型的评价指标受试者工作特征曲线下面积(AUC)为0.933,表明该模型模拟结果精准,生成的红豆杉适生区结果可信;红豆杉的高适生区主要分布在鄂、陕、渝、湘、黔交界处以及闽、浙、赣交界处,高适生区多以高海拔山区为主;高适生区与中适生区分别有6.27%与4.82%的面积处于自然保护区范围内,可以针对部分高适生区的自然保护地对红豆杉进行就地保护与引种栽培,科学制定红豆杉的保护方案。     

气候变化对桂花分布的影响研究

桂花是我国特有树种,具有很高的经济价值而被广泛栽培,主要用于园林绿化、饮食和药用,桂花的栽培品种在城乡园林景观中较为多见,但野生资源破坏严重,生境恶化,物种多样性也随之减少。该文在不同气候情景下,对桂花的潜在适生区分布进行预测,可探究气候变化下该物种的生境变迁,并了解其地理分布与气候间的相互关系,为桂花的资源保护与利用提供重要的科学依据。利用最大熵（MaxEnt）模型,根据影响桂花适生区分布的31个环境因子和当前桂花生境的368个自然分布点,对当前和未来（2050年、2070年）桂花的潜在分布区进行预测,并用刀切法检验来评估气候因子的重要性。结果表明:1）在当前环境条件下,桂花在我国主要分布在33°N以南的地区,总潜在分布区面积约224.23×10⁴ km²;2）干燥季节的月降水量、潮湿的频率、干旱季节的平均温度是影响桂花生境的主导环境因子;3）随着未来气候的改变,桂花的潜在分布区向北偏东高纬度地区发生迁移,西南地区潜在分布区减少,建议该地区的桂花居群优先保护。     

基于邻体聚类法的我国东方白鹳分布区重要性评估

为了掌握我国境内东方白鹳的分布区概况,综合2002~2010年的实地考察数据和2000~2010年的历史数据,采用邻体聚类法对我国境内东方白鹳的39个分布区的重要性进行了评估。结果表明,我国境内的东方白鹳92.31%的分布区得到了保护,均建立了不同级别的保护区;分布区呈现出优先关注和重点保护的2级保护体系。为了有效提高保护,部分分布区域需要建立跨国界保护区、部分分布区域需要升级为国家级自然保护区、部分分布区域需要建立自然保护区。     

气候变化对东北沼泽湿地潜在分布的影响

东北地区是我国沼泽湿地分布最广泛的地区。为研究沼泽湿地对气候变化的响应,选取了对沼泽湿地分布可能存在影响的26个环境因子,利用最大熵(Maximum Entropy, MaxEnt)模型模拟了沼泽湿地基准气候条件下的潜在分布,并预测了气候变化情景下2011-2040 年、2041-2070 年和2071-2100 年3个研究阶段东北沼泽湿地潜在分布。研究结果表明:最大熵模型预测精度较高(平均AUC(Aera Under Curve)为(0.826±0.005))。基准气候条件下东北沼泽潜在分布区主要为大小兴安岭和三江平原地区。随着时间的推进,东北地区沼泽湿地原有潜在分布面积明显减少,而新增潜在分布面积较少,总面积呈现急剧减少趋势。至2071-2100年,原有沼泽湿地潜在分布面积将减少99.80%,新增潜在分布面积仅2.48%,总潜在分布面积减少97.32%。空间分布上,东北沼泽湿地潜在分布呈现由东向西迁移,南北向中心收缩的趋势。研究结果可为东北地区沼泽湿地保护政策的制定提供参考。     

基于随机森林模型的国家重点保护药用植物物种优先保护区的识别

准确可靠地识别国家重点保护药用植物物种的优先保护区,是生物多样性保护的热点问题之一.采用随机森林模型,通过12个环境变量,对当前国内的126种国家级重点保护药用植物物种建模,并预测各个物种在背景点的适生概率,叠加计算得到国家重点保护药用植物物种的生境适宜性指数.此外,基于对生境适宜性指数的空间自相关分析,识别和确定国家重点保护药用植物物种的优先保护区,并对优先保护区目前的被保护情况进行分析.结果显示：(1) 126种国家重点保护药用植物物种的优先保护区面积为78.85万km²,约占我国国土面积的8.21%;(2)优先保护区主要分布在我国长江以南的武夷山脉、南岭等地,次适宜区主要分布在云贵高原腹地,少量分布在大兴安岭和长白山等地;(3)优先保护区在国家级自然保护区中的面积约为3.36万km²,约占优先保护区总生境的4.26%;(4)优先保护区在生态功能区中的面积约为24.33万km²,约占优先保护区总生境的30.86%.总体来说,优先保护区被保护的面积约为26.89万km²,约占优先保护区总面积的34...     

黄檀属珍稀树种未来适宜区变化预测

  目的  黄檀属Dalbergia树种具有很高的经济价值，但物种野外种群受到了严重的破坏。随着气候变化的加剧，该属物种分布存在着较高的不确定性，迫切需要深入认识这些物种未来分布的趋势，以便更好地进行保护。  方法  利用最大墒(MaxEnt)模型，基于当前气候环境，对列入中国生物多样性红色名录的7种黄檀属珍稀乔木树种在中国的适宜分布区进行了预测，并对未来不同气候情景下其分布区的变化进行了分析。  结果  年平均温度、等温性、气温季节变动系数、最热季降水量、最干月降水量、最干季降水量、土壤碳酸盐含量与坡度是影响7种黄檀属珍稀乔木适宜区分布模拟的关键环境因子。黄檀属珍稀乔木除黄檀D. hupeana外均将在未来获得更大的适宜分布区。黄檀的适宜分布区面积与最适分布区面积则均有所减小，其中适宜分布区面积将减小30.8%，最适分布区则将缩小49.3%。  结论  由于分布区存在差异，同属不同物种的未来分布对气候变化的响应不同，未来的保护工作应当集中在黄檀等适宜分布区缩小的物种上。表3参39     

基于邻体聚类法的我国丹顶鹤分布区重要性评估

为了掌握我国境内丹顶鹤的分布区概况,综合2002~2010年的实地考察数据和1911~2010年的历史数据,通过邻体聚类法对我国境内丹顶鹤的27个分布区的重要性进行了评估。结果表明,我国境内丹顶鹤96.30%的分布区均得到了保护,均建立了不同级别的保护区;分布区呈现出重点分布区、优先关注区、潜在分布区3级保护体系。基于丹顶鹤的国际分布情况,提出在适当区域建立跨国界保护区、晋升保护区级别、建立保护区的建议。     

基于MaxEnt模型和气候变化情景入侵种黄顶菊在中国的分布区预测

为了分析入侵种黄顶菊[Flaveria bidentis (L.) Kuntze.]在中国的潜在适生分布区,利用最大熵模型(MaxEnt)与ArcGIS软件预测了黄顶菊在当前及未来气候条件下在中国的潜在适生分布区。结果表明：在当前气候条件下,黄顶菊主要分布在河北省大部分地区、北京市南部、河南省北部以及天津市的西部地区;未来气候条件下,黄顶菊的适生分布范围将进一步扩大,在2060年前后,高适生区的面积将增长到14.73万km ²,增长率达121.49%,主要分布在河北省及周边地区、陕西省西安市及周边城市。运用刀切法(Jackknife)计算各个环境变量对物种分布的影响,最冷月最低温度、最冷季平均温度、年平均气温、最干季平均温度、海拔、温度季节性变化标准差、最湿季度平均温度和最暖季平均温度8个环境变量是影响黄顶菊分布的主要因素。模型的AUC值为0.987,表明模型的准确度非常高。未来气候变化情景下黄顶菊的分布范围将进一步扩大,建议相关部门对此密切关注,并尽早采取防护措施。     

汶川地震灾区生物多样性热点地区分析

汶川地震灾区位于长江上游,是我国大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)的主要分布区,被保护国际认定的25个全球生物多样性热点地区之一.2008年5月12日发生的汶川大地震导致该区域生态环境遭受严重破坏,需要识别生物多样性热点地区,指导灾后生物多样性保护.选取物种生境质量、植被景观多样性指数和物种多样性指数作为评价指标,其中生境质量采用InVEST生物多样性模型计算,然后利用空间相关分析中G系数进行热点地区分析,探测出灾区生物多样性的热点区,并在此基础上与现有保护区分布、物种生境分布以及Marxan模型计算出的优先区进行对比验证.结果显示:热点区范围涉及到现有76％的保护区,且保护区内的热点区面积达到灾区所有保护区面积的55％;在选取的69个指示物种中有60个物种位于热点区的生境面积占这些物种在灾区的总生境面积的50％以上,有32个物种在80％左右,热点区内的所有指示物种生境总面积占整个灾区指示物种生境总面积的70％以上.基于空间相关分析方法得出的热点地区基本上与Marxan模型输出的优先保护区范围结果基本一致.但空间相关分析的热点区划分克服了Marxan模型优先保护区分布过于离散,孤岛效应明显的不足.     

托木尔峰自然保护区雪豹种群现状·影响及对策

天山托木尔峰地区是雪豹的传统分布区,但其种群密度可能小于0.01只/km2,而种群数量可能少于25只.造成雪豹种群密度低的原因包括原生栖息地狭小、种群可持续性低、雪豹习性影响、食源匮乏、人类活动干扰和气候变化影响等.为了有效保护托木尔峰自然保护区内的雪豹种群,一方面需要强化保护区管理,促进区内生态系统的健康和可持续发展,另一方面可依据保护区的有利条件,开展就地繁育来扩大种群.     

气候变化背景下西南地区云南松的潜在分布

【目的】云南松是西南地区生态价值极高的特有针叶树种,预测气候变化下其潜在的地理分布对制定科学有效的物种保护策略具有重要意义。【方法】基于筛选的物种分布记录和生物气候变量,通过Maxent模型预测历史时期（末次盛冰期、全新世中期）、当前和未来（2070年代）气候情景下云南松在西南地区（云南、四川、贵州、西藏）的潜在地理分布并分析其主要影响因素。【结果】(1)当前气候条件下,云南松主要分布于22°～32°N、92°～106°E之间四川南部、贵州西部、西藏东南部和除滇南外的云南大部分地区;(2)温度相关变量,特别是最冷月最低温（51.6%）和温度季节性（30.1%）是影响云南松分布的关键气候因素;(3)末次盛冰期至当前时期,云南松适生区减少6.9%并向西南方向、更低纬度迁移,未来气候变暖,其适生区又小幅增加0.9%并向东北方向轻微迁移。【结论】温度相关变量是影响云南松分布的主要环境因子;不同气候时期,除滇南外的云南大部分地区及四川南部是云南松的核心分布区,可作为云南松长期稳定的避难所,而西藏东南部、四川北部和贵州西部一带较当前分布明显减少,可作为未来气候变化下云南松的优先保护区。     

卡拉麦里有蹄类自然保护区适宜性生境分布变化特征分析

[目的]以卡拉麦里山有蹄类自然保护区为研究区域,研究卡拉麦里保护区适宜性生境自2000年起到2010年止的分布变化.为保护卡拉麦里保护区的生态环境、合理制定野生动物保护和管理对策提供参考依据.[方法]将野生动物实际分布和遥感数据反演的生态参量结合起来,运用ArcGIS数据处理和空间分析功能,采用单因子评价参量(指标)方法,评价卡拉麦里保护区生境适宜性动态变化特征.[结果]自2000～2010年,卡拉麦里自然保护区野生动物适宜性生境面积总体呈波动性持续下降态势.面积由2000年的9221.2 km2减少至2010年4 991.7 km2,减少了45.9;.适宜区主要分布在北部、中部和东部的216国道两侧.[结论]卡拉麦里保护区受到了不同程度的干扰和影响,有蹄类野生动物的适宜性面积不断减少,保护区野生动物生存的自然生态环境正处于恶化状态.     

结合多空间特性的保护区功能分区最优化设计

科学合理的自然保护区功能分区有利物种长期生存繁衍和自然保护区的管理。现阶段的自然保护区功能分区方法中没有考虑自然保护区的空间特性和生物多样性的保护效益,尚未形成一套系统的保护区分区模型。为此,本研究基于Maxent模型模拟珍稀物种的分布,提出基于网络流的保护区功能分区模型,划分出一个连续和紧实的自然保护区功能区,同时考虑保护区保护效益最大化。为验证模型的可行性,将泉州湾河口湿地自然保护区划分为5 969个候选单元,以珍稀水生动物为保护对象,选出方格的最优组合作为自然保护区规划结果,并结合原保护区提出保护区优化方案。模型规划核心区和缓冲区具有连续性和紧实性,且核心区被缓冲区所包围,其中,核心区选中491个候选单元,其生境总适宜值远高于原保护区;结合原保护区进行优化,以原保护区为中心,向正东方向拓展,核心区候选单元数拓展至614个,缓冲区候选单元数为184个。研究设计了新的功能分区整数规划模型,结合泉州湾河口湿地自然保护区提出新的优化建议,由原保护区向正东方向拓展,覆盖珍稀水生动物的集中区域,有效保护珍稀水生动物及其生境,为我国自然保护区功能分区理论和实践提供新的思路。     

基于MaxEnt模型的绞股蓝潜在适生区预测

【目的】研究药食同源植物绞股蓝在全国范围的潜在分布情况,旨在为绞股蓝的引种及种植推广工作提供依据。【方法】结合绞股蓝地理分布数据和生物气候变量,利用ArcGIS 10.3及MaxEnt模型预测该物种当前在全国的潜在分布区,基于Jackknife检验法和Pearson相关分析,筛选影响绞股蓝生长的关键环境因子,并探讨在未来气候下即中低排放（PCR4.5）和高排放（PCR8.5）气候情景下的分布格局。【结果】预测结果与实际拟合度较高。Jackknife检验结果显示年降水量、最干月降水量和最冷月最低温度是影响绞股蓝分布的主要气候因子,累积贡献率达92.9%;最适宜绞股蓝生长的年降水量在960～2220 mm,最干月降水量>10 mm,最冷月气温在-5～8℃。当前绞股蓝主要分布于我国南方,适宜区面积为218.3万km2,极适宜区和高适宜区在大巴山—武陵山山区和长江中下游平原形成两大核心区。在未来气候下,至2050年绞股蓝适生区总面积变化较小但不同等级适生区面积变化明显,适生区北至点自山东半岛向高纬地区延伸至辽宁半岛。在RCP4.5气候情景下,极、高适宜区面积分别从当前25.1万和46.1万km2增加至42.9万和61.3万km2,中、低适宜区面积分别减少4.2万和12.0万km2;在RCP8.5气候情景下,极、高适宜区面积将分别增加至60.3万和65.9万km2,中、低适宜区面积进一步减少;两种气候情景下适宜区的重心向东北移动,其中极适宜区东移明显,在RCP4.5气候情景下东移115.4 km,在RCP8.5气候情景下进一步东移195.1 km。【建议】基于地理信息技术加强中药农业的区划研究,建立最佳种植适宜区;建立政企研合作发展机制,科学有效地推动种植规模化和产业现代化。     

柳杉潜在适生区预测及气候变化对其分布的影响

气候变化对物种的生长和分布有深刻影响，探究物种当前分布范围及限制其分布的主导环境变量，对生物多样性保护具有重要意义。基于柳杉80个现有种群的分布点以及气候和地形两类环境变量，利用最大熵模型（MaxEnt）模拟不同气候情景下柳杉在我国的潜在适生区，分析影响其分布的主导环境变量，掌握不同时期的质心转移方向。结果表明，降水是影响柳杉分布的主导环境变量。自末次盛冰期（LGM）以来，柳杉在我国的分布面积逐渐缩减；随着未来气候变暖，其缩减程度进一步加剧，而该物种亦将向西或北迁移以降低温度的影响。结果明晰了柳杉种群的适生区范围，对其遗传资源保护和引种具有重要的参考价值。     

宁夏贺兰山自然保护区植物优先保护级别研究

以2006—2008年野外调查数据为基础,结合文献研究和查阅标本资料,运用数量方法研究了宁夏贺兰山自然保护区野生维管束植物的濒临消失风险和优先保护级别。以样线分布频度、样地分布频度、现存多度、分布方式和确限度5项指标,对该保护区植物濒临消失程度进行定量评价,其结果为:宁夏贺兰山自然保护区有极易消失种14种,容易消失种28种,可能消失种55种,其余620种为安全种。利用濒临消失风险指数、遗传损失指数和利用价值指数3个指数,对该保护区内各植物物种的优先保护顺序进行综合评定,划分了保护级别,由此确定了宁夏贺兰山自然保护区一级优先保护植物有38种,二级优先保护植物有90种,非保护植物共590种。     

基于Stacking模型集成算法的莲都区南方红豆杉潜在分布区

研究使用R软件中的CaretEnsemble和Caret程序包,并基于Stacking方法来实现模型集成,研究南方红豆杉Taxus chinensis var.mairei在浙江省丽水市莲都区的潜在分布区,并比较5种单一模型的模拟结果及其与集成模型的差异。结果表明:单一模型中极端梯度上升模型表现最好,其次是随机森林模型、支持向量机模型、朴素贝叶斯模型和分类回归树模型,集成模型模拟结果好于单一模型,其Kappa值达0.80,准确率达0.90。集成模型模拟结果显示:影响南方红豆杉分布的主要环境因子为海拔、归一化植被指数和年平均最少降雨量。南方红豆杉主要适宜生长在浙江省丽水市莲都区的山地丘陵地区,中部盆地及平原地区不适宜南方红豆杉的生长,其在莲都区的潜在分布区面积为5.01万hm2。构建的集成模型在一定程度上提高了模型精度,使预测效果更优。