气候变化下濒危长臂猿与栖息地树木分布格局的协同保护研究

《Biological Psychiatry》：Integrating range shifts under climate change into the synchronous conservation of a critically endangered gibbon and its habitat trees

本研究针对气候变化导致濒危物种栖息地收缩与破碎化问题，以全球最濒危灵长类海南长臂猿（Nomascus hainanus）及其95种栖息地树木为研究对象，通过MaxEnt模型和偏最小二乘路径模型（PLS-PM）预测未来气候情景下的分布格局。结果表明：长臂猿适宜栖息地将向高海拔收缩并碎片化，与栖息树木热点区空间重叠度达80.12%-100%；气候因子始终是主导驱动因素，而栖息树木的影响呈先增后减趋势。该研究为濒危物种的同步保护策略提供了关键科学依据。

　　

在海南岛热带雨林的深处，生活着世界上最为濒危的灵长类动物——海南长臂猿（Nomascus hainanus）。这种曾被国际自然保护联盟（IUCN）列为极危物种的珍稀动物，目前仅分布于海南热带雨林国家公园内的霸王岭自然保护区。由于历史上的过度猎杀、森林砍伐以及日益加剧的气候变化，海南长臂猿的种群数量一度锐减至仅存13只。尽管通过多年的保护努力，到2024年种群数量已恢复至42只，但其生存前景依然不容乐观。

气候变化正以前所未有的速度改变着地球生态系统，成为生物多样性丧失的主要驱动因素。全球气温预计在近期（2021-2040年）将比工业化前水平上升1.5°C，这迫使物种通过迁移或适应来维持其生态位。对于像海南长臂猿这样高度特化的濒危物种而言，它们对特定的栖息地条件有着严格依赖，使其种群极易受到环境变化的影响。

灵长类动物严重依赖栖息地树木（觅食树和夜宿树）来维持生长和繁殖。从能量获取的角度看，灵长类倾向于选择觅食树多样性更高的栖息地，以更好地适应环境波动。栖息树木的空间分布不仅塑造了灵长类的家园范围，还通过限制能量摄入间接调节种群增长率。同时，夜宿树对灵长类同样至关重要，因为它们近一半的生命都在睡眠地点度过。

然而，目前关于灵长类栖息地保护的研究很少考虑对其生存至关重要的栖息地树木的空间分布。对气候变化下栖息地树木对濒危物种影响的有限理解，阻碍了有效保护策略的制定。特别是对于海南长臂猿而言，栖息树木的分布变化可能直接影响其种群的稳定性和生存能力。

为了解答这一科学问题，中国林业科学研究院生态保护研究所的研究团队开展了一项创新性研究。他们试图探究三个核心问题：在不同气候变化机制下，海南长臂猿的空间分布是否与其栖息地树木一致？哪些因素影响海南长臂猿的空间分布范围？在未来气候变化下如何有效保护海南长臂猿及其栖息地树木？

研究人员假设海南长臂猿及其栖息地树木的空间分布在气候变化下将表现出协同变化，这些变化共同决定了长臂猿的空间格局。通过量化两者之间的空间重叠程度及其与气候变化的关联，该研究旨在为加强海南长臂猿保护策略的科学基础和有效性提供关键证据。

研究方法上，研究团队整合了18年（2000年至2018年）的长臂猿活动观测数据和霸王岭自然保护区186个植物样地的调查数据。他们运用最大熵模型（MaxEnt）预测了长臂猿及其95种相关栖息地树木的适宜分布，综合考虑了气候、地形、人为干扰和土壤（长臂猿建模时排除土壤因子）等预测因子。

通过偏最小二乘路径建模（PLS-PM）方法，研究人员评估了关键因素塑造长臂猿分布的直接和间接效应。他们还整合栖息地树木热点区与适宜长臂猿分布范围，划定了优先保护区域。所有空间图层均通过双线性重采样统一到100×100米的空间分辨率。

研究结果显示，当前海南长臂猿的适宜栖息地主要分布在海拔500-1200米之间，占自然保护区总面积的7.12%。然而，在未来气候情景下，适宜栖息地呈现出明显的向西迁移趋势，且面积持续减少。在悲观情景（SSP58.5）下，到2070年长臂猿将失去几乎所有栖息地，可能导致物种灭绝。

栖息地树木的分布格局相对稳定，主要集中在自然保护区的中部地区，海拔分布在500-1400米之间。与长臂猿类似，未来气候情景下栖息地树木的适宜分布区也呈现减少趋势，且在悲观气候情景下下降更为显著。

通过PLS-PM分析发现，气候变量、栖息地树木可用性、人为干扰和地形因素都对海南长臂猿的空间分布产生显著影响。在所有气候情景下，气候因子始终是长臂猿空间分布的主要驱动因素。值得注意的是，栖息地树木对长臂猿的影响从当前到2040年逐渐增强，但在2070年的两种气候情景下转为微弱负效应。

空间一致性分析表明，海南长臂猿适宜栖息地与栖息地树木热点区的重叠度高达80.12%-100%。这种高度一致性表明，保护工作可以有效地针对共享位置，为未来保护长臂猿及其栖息地树木提供直接而有力的策略。

基于这些发现，研究团队提出了三项关键保护策略：在低海拔地区实施有针对性的种植计划，优先恢复气候脆弱区域的栖息地树木；通过连接高海拔山丘的生态廊道网络增强栖息地连通性；加强人为干扰管理，重点保护现有核心栖息地。

该研究的创新之处在于首次将海南长臂猿与其栖息地树木的分布变化进行协同分析，揭示了气候变化下濒危物种与关键资源之间的复杂关系。研究结果不仅为海南长臂猿的保护提供了科学依据，也为其他类似濒危物种的保护策略制定提供了重要参考。

值得注意的是，本研究也存在一些局限性。由于获取长期野外监测数据的限制，用于构建MaxEnt模型的海南长臂猿观测记录止于2018年，因此2019年后在霸王岭自然保护区东南部新建立的海南长臂猿种群位置数据未被纳入，可能导致低估该物种在次生林区的适应能力。此外，与气候变化相关的频繁极端天气事件（如台风、长期干旱）可能深刻影响海南长臂猿的栖息地稳定性，但这些动态干扰未纳入预测模型，可能低估未来栖息地变化的复杂性。

总之，这项研究强调了在制定受气候变化影响的濒危物种保护策略时，必须考虑其关键生存资源的分布格局与濒危物种空间范围的一致性。通过整合海南长臂猿及其栖息地树木的空间分布研究，可以系统优化保护区域，从而提高应对气候变化的保护措施的精准性。该研究成果为濒危物种的同步保护提供了重要理论支撑和实践指导，对全球生物多样性保护具有深远意义。