阿拉善马鹿(Cervus_...nicus)生境适宜性评价_高惠.pdf
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1、第 37 卷第 11 期2017 年 6 月生态学报ACTA ECOLOGICA SINICAVol37,No11Jun,2017http:/wwwecologicacn基金项目:中央高校基本科研业务费资助项目(2572014CA03,DL13EA01);国家自然科学基金资助项目(31372221)收稿日期:2016-03-25;网络出版日期:2017-02-22*通讯作者 Corresponding authorE-mail:zhenshengliu 163netDOI:105846/stxb201603250534高惠,滕丽微,汪洋,王继飞,刘振生阿拉善马鹿(Cervus alashani
2、cus)生境适宜性评价生态学报,2017,37(11):3926-3931Gao H,Teng L W,Wang Y,Wang J F,Liu Z SHabitat assessment of red deer(Cervus alashanicus)in the Helan Mountains,ChinaActa EcologicaSinica,2017,37(11):3926-3931阿拉善马鹿(Cervus alashanicus)生境适宜性评价高惠1,滕丽微1,2,汪洋1,王继飞3,刘振生1,2,*1 东北林业大学野生动物资源学院,哈尔滨1500402 国家林业局野生动物保护学重点开放实
3、验室,哈尔滨1500403 宁夏贺兰山国家级自然保护区管理局,银川750021摘要:阿拉善马鹿(Cervus alashanicus)目前仅分布于贺兰山地区,对该物种进行生境适宜性的评价和分析是物种有效保护的前提和基础。20132014 年通过样线调查及巡山资料查询,确定阿拉善马鹿出现位点 86 个,结合 13 种环境变量数据,利用最大熵(maximum entropy,MaxEnt)模型,并根据最大约登指数划定适宜与不适宜生境区,对贺兰山地区阿拉善马鹿的生境适宜性进行评价。OC 曲线(receiver operating characteristic curve)检测证明模型预测精度较高,研
4、究结果表明:阿拉善马鹿主要分布于贺兰山东坡的中部和南部,以及西坡的中北部,适宜生境面积为 66787 km2,占研究区域面积的 182%;矿区、坡度和海拔是影响阿拉善马鹿分布的最主要环境变量,矿区对阿拉善马鹿的影响最大,建议管理部门加大对此人为干扰的管控力度,控制和减少现有矿区的规模,以促进该种群的发展。关键词:阿拉善马鹿;生境评价;最大熵模型;贺兰山Habitat assessment of red deer(Cervus alashanicus)in the Helan Mountains,ChinaGAO Hui1,TENG Liwei1,2,WANG Yang1,WANG Jifei3
5、,LIU Zhensheng1,2,*1 College of Wildlife esources,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China2 Key Laboratory of Conservation Biology,State Forestry Administration,Harbin 150040,China3 Helan Mountains National Nature eserve of Ningxia,Yinchuan 750021,ChinaAbstract:Cervus alashanicus only occur
6、s in the Helan Mountains Evaluating the habitat suitability of Cervus alashanicus isthe premise and foundation of effective protection for this population We used a Geographic Information Systems(GIS)andthe Maximum Entropy(MaxEnt)model to predict habitat suitability for Cervus alashanicus in the Hel
7、an Mountains Thedata needed in this research,included occurrence records of Cervus alashanicus and environmental factors We collected 86GPS coordinates for Cervus alashanicus occurrance obtained by line transect surveys and patrol data from the HelanMountain National Nature eserve from 2013 to 2014
8、Environmental factors were grouped into three categories,includingtopographic data(elevation,slope,and aspect)extracted from the Digital Elevation Model(DEM),six vegetation factorsextracted from the Thematic Mapper(TM)image of the Helan Mountains(2007),and water resources and humaninterference facto
9、rs,including roads,mining,and forest protection points extracted from the 150000 vector maps of theHelan Mountains GIS was used to produce the data needed in the model The distribution of Cervus alashanicus waspredicted using the model of MaxEnt The area under the curve(AUC)values of a eceiver Opera
10、ting Characteristic(OC)curve was used to assess the accuracy of the MaxEnt model,and the Youden Index was applied to determine thehttp:/wwwecologicacnthreshold value for habitat classification in the MaxEnt model The simulated habitat was divided into two categories,including suitable and unsuitable
11、 habitat using a threshold value of 031 Finally,the distribution map of habitat suitabilityof Cervus alashanicus in the Helan Mountains was generated from the data and software,and the AUC value for training dataand test data were 0956 and 0898 respectively,which indicated that the result of the ass
12、essment was excellent The resultsshowed that suitable habitat for Cervus alashanicus was primarily distributed in the central and southern regions of theNingxia Helan Mountain National Nature eserve(eastern part)and to a lesser extent in the northern region of the Inner-Mongolia Helan Mountain Natio
13、nal Nature eserve(western part),with a total area of 66787 km2,accounting for 182%of the total assessment area Most northern areas of Helan Mountains were unsuitable habitat for Cervus alashanicus becauseof lower precipitation and more mining Jackknife tests and the contribution of environmental var
14、iables indicated that mining(304%),slope(26%),altitude(108%),and aspect(84%)were the main factors affecting habitat selection of Cervusalashanicus,followed by the forest protection points(57%),grasslands(42%),roads(42%),shrubs(4%),alpinemeadows(38%),broad-leaved forests(13%),and water resources(09%)
15、Coniferous forest and desert had little effecton the habitat selection of Cervus alashanicus The response curves showed that habitat suitability increased gradually withthe increase of distance from mine and road,and decreased when the slop was more than 30 esults from our studysuggested that mining
16、 was the most serious human interference for the Cervus alashanicus Managers need to take moreregulatory actions to protect the suitable habitat areas of Cervus alashanicus in order to promote the conservation of thispopulationKey Words:Cervus alashanicus;habitat suitability assessment;maximum entro
17、py model;Helan Mountains生境适宜性评价是以动物对生活环境的要求为基础,分析研究区域内各生态因子的实际分布情况,从而明确研究范围内适合某动物生存分布的区域1。对野生动物进行生境适宜性评价和分析对该物种的保护具有非常重要的作用。目前,利用 3S(GIS,S,GPS)技术结合生态位模型对生境适宜性进行分析已越来越多的运用到野生动物生境评价之中2-5。生态位模型的基本原理是根据每种生物特殊的生存环境,从目标物种已知分布区出发,利用数学模型归纳或模拟其生态位需求,将其投射到目标地区即可得到目标物种的适生区分布6。生态位模型中的最大熵(MaxEnt)模型是最具有代表性的物种分布模型
18、之一7-9,近年来在国内外物种地理分布的研究中得到广泛应用,且相较其他生态位模型表现出更好的预测能力10-12。阿拉善马鹿(Cervus alashanicus)原为马鹿(Cervus elaphus)的一个亚种,为国家级重点保护野生动物13,中国哺乳动物多样性及地理分布(2015)将此亚种提升为种14,依据此名录目前中国境内的马鹿分为阿拉善马鹿、四川马鹿(C macneilli)、西藏马鹿(C wallichii)、东北马鹿(C xanthopygus)和塔里木马鹿(Cyarkandensis)。阿拉善马鹿目前仅分布于宁夏和内蒙古交界的贺兰山中段,是我国唯一幸存的该亚种的有效种群15-17,
19、刘振生等18-19 和骆颖等20 已对贺兰山地区阿拉善马鹿的生境选择进行了较为详细的研究,然而该地区阿拉善马鹿的生境适宜性尚未见分析报道,并且阿拉善马鹿在贺兰山地区的种群数量一直处于较低水平,在此背景下,利用 MaxEnt 模型对贺兰山地区的阿拉善马鹿生境进行评价,明确阿拉善马鹿在此区域的主要分布地,分析分布区与主要环境变量之间的关系,能够为该物种的合理管护、促进种群发展及进一步探讨同域分布草食性动物的共存机制提供科学依据。1研究地区概况贺兰山位于宁夏回族自治区和内蒙古自治区交界处(38213922N,1054910642E),由内蒙古贺兰山国家级自然保护区(贺兰山西坡)和宁夏贺兰山国家级自然
20、保护区(贺兰山东坡)组成。海拔一般为20003000 m,山势陡峭、高差悬殊;为典型的大陆性气候,全年干旱少雨,年均气温09,年平均降水420 mm15;植被依据海拔的上升呈现明显的垂直分异,自下而上依次为山地草原带(14001600 m),山地疏729311 期高惠等:阿拉善马鹿(Cervus alashanicus)生境适宜性评价http:/wwwecologicacn林草原带(16002000 m),山地针叶林带(19003000 m),亚高山灌丛和草甸带(30003556 m)21。2研究方法图 1研究区域的阿拉善马鹿出现点图Fig1The occurrence points of C
21、ervus alashanicus in study area21阿拉善马鹿出现点信息采集及处理自 2013 年 4 月2014 年 4 月,在贺兰山分 4 个季节对阿拉善马鹿进行样线法调查,样线根据贺兰山的地形特征和沟系走向进行布设,共设定样线 25 条,自沟口到山脊方向覆盖该区域所有生境类型。利用 GPS(集思宝 G330)对观察到的阿拉善马鹿实体、新鲜粪便、足迹等出现点信息进行定位,每个季节调查 1 次。此外,查阅贺兰山保护区 20132014 年的野外巡护记录资料,提取阿拉善马鹿出现位点信息。通过野外调查和资料查询共获得 91 个阿拉善马鹿发现位点,将其导入到ArcGIS 中,去除出现
22、在研究区域外的错误坐标点,最后得到 86 个阿拉善马鹿出现点信息(图 1)。将剩余位点转换成 MaxEnt 软件要求的csv 格式,字段设置为物种名称、经度和纬度。22环境变量信息获取及处理用于阿拉善马鹿生境评价的环境变量分为地形因子、植被因子、水源及人为干扰因子。地形因子包括坡度、坡 向 和 海 拔,从 国 际 科 学 数 据 服 务 平 台 网 站(http:/datamirrorcsdbcn)下载 30 m 分辨率的数字高程模型(DEM)提取得到;植被因子划分为高山草甸、针叶林、阔叶林、灌丛、草地和荒漠 6 种类型,从经解译的 2007 年贺兰山 TM 遥感影像中提取获得;矿区、道路和护
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