基于GMSE模型的欧洲仓鼠保护管理策略定量评估与种群动态模拟

《Ecology and Evolution》：Evaluating Management Scenarios for the European Hamster (Cricetus cricetus) Using Quantitative Models

本文通过通用管理策略评估（GMSE）框架建立个体基础模型（IBM），模拟西欧濒危物种欧洲仓鼠在不同管理情景下的种群动态。研究揭示当前农业模式下种群持续衰退的必然性，并验证仅当繁殖参数（λ）和生存率同步提升时方可实现种群增长，为制定兼顾生态保护与农业生产的适应性管理策略提供量化依据。

　　

引言：生物多样性危机下的模型化探索

全球生物多样性正经历由人类活动驱动的急剧衰退，有效保护策略的制定亟需量化工具支撑。欧洲仓鼠（Cricetus cricetus）从常见农业害兽沦为极危物种的案例，凸显了集约化农业与栖息地碎片化对物种生存的威胁。现代机械化收割通过移除植被覆盖和食物资源，使仓鼠暴露于天敌威胁，同时早期收割扰乱其繁殖周期，直接导致繁殖成功率下降。此外，栖息地碎片化引发的遗传多样性丧失，以及气候变化、光污染等新兴威胁，进一步加剧该物种在西欧地区的生存危机。尽管已有保护措施（如仓鼠友好型农业、电围栏防护）投入实施，但均未能实现种群自然增长的目标，凸显需要创新方法评估管理策略的有效性。

研究方法：GMSE框架下的个体基础模型构建

本研究基于R语言平台的GMSE包开发空间显性个体基础模型，以月为时间步长模拟60个月（5年）的种群动态。模型核心参数依据西欧种群野外数据设定：每年20%的基础生存率，雌性年繁殖率（λ）2.38（对应历史数据中每雌1.45胎、窝仔数3.43的现状）。个体在100m²的网格单元中模拟领地行为，通过种内竞争机制体现密度制约效应。研究设计12组情景模拟：基础情景（1-4）验证模型稳定性；提升繁殖参数情景（5-7）测试不同λ值（3.83/4.37/8.96）的影响；单一生存率提升情景（8）将年生存率提高至30%；复合管理情景（9-12）在包含20%仓鼠友好型农田（CT3）的异质景观中，测试特定区域参数优化的协同效应。

结果分析：参数敏感性与管理有效性验证

基础情景模拟显示，初始规模15只的种群灭绝概率达70%以上，250只种群虽未灭绝但持续衰退，证实当前参数下种群的不可持续性。提升繁殖参数至λ=3.83（情景5）可使种群规模稳定在260只，λ=4.37（情景6）实现规模翻倍，而基于历史数据的高繁殖参数（λ=8.96）则引发种群爆发式增长。单一提高生存率（情景8）仅能减缓衰退速率，表明繁殖成功才是种群恢复的关键驱动。在异质景观管理中，仅当友好型农田同时提升窝仔数（8.24只）和年胎数（2.56胎）至历史水平时（情景11），种群才能在第五年繁殖季前恢复至250只目标规模。值得注意的是，所有包含栖息地异质性的情景均出现初期锐减，反映个体初始随机分布至不适宜生境（CT1）的即时淘汰效应。

讨论与展望：模型局限性与政策启示

模型结果指出，要达到佛兰德斯保护计划设定的五年500只种群目标，必须实现多参数协同优化，仅延长繁殖季或提高胎数均不足够。但模型未纳入遗传因素（如近交衰退）和环境随机性，可能低估小种群的灭绝风险。GMSE框架虽通过lambda参数简化繁殖模拟，但通过整合平均窝仔数、雌性繁殖比例等要素保持了生物学合理性。本研究首次将GMSE自然资源子模型应用于小型濒危物种，证明其作为探索性工具的灵活性。未来可通过纳入观测子模型、管理者决策模块，构建社会-生态系统综合模拟平台，为制定适应性保护政策提供支持。

结论：量化模型在保护生物学中的战略价值

本研究通过GMSE模型验证了欧洲仓鼠种群恢复的阈值效应，强调必须通过针对性管理大幅提升关键生命史参数。尽管模型预测存在不确定性，但情景比较揭示了参数敏感性和管理优先级，符合IPBES模型评估报告中关于模型支持政策制定的定位。该框架为平衡生物多样性保护与生态系统服务提供了方法论示范，其模块化设计允许随数据积累持续扩展，有望推动保护生物学从经验决策向证据导向的范式转变。