基于Maxent模型的三江源国家公园关键野生动物栖息地对气候情景的分布响应及保护意义

《Scientific Reports》：Habitat distribution of major wildlife in the Sanjiangyuan National park under climate scenarios based on maxent modeling

本研究针对气候变化背景下高寒生态系统物种分布预测的难题，以三江源国家公园为研究区，采用MaxEnt模型结合SSP气候情景，对藏羚羊(Pantholops hodgsonii)、藏野驴(Equus kiang)、藏原羚(Procapra picticaudata)和野牦牛(Bos mutus)四种关键物种的当前和未来栖息地适宜性进行模拟。结果表明：温度、降水和植被状况是主要影响因子，至2070年SSP585情景下藏羚羊适宜栖息地将缩减72.1%，而藏原羚栖息地可能扩张280.3%。该研究为青藏高原生物多样性保护提供了科学依据。

　　

在世界屋脊青藏高原的东北部，有一片被称为"中华水塔"的神奇土地——三江源地区。这里是长江、黄河和澜沧江的发源地，平均海拔在3500-4800米之间，分布着密集的冰川和湿地生态系统。2016年，中国首个国家公园体制试点——三江源国家公园在此建立，总面积达12.31万平方公里，成为保护高原独特生物多样性的重要屏障。

然而，这片生态净土正面临着严峻挑战。全球气候变化导致青藏高原升温速率显著高于全球平均水平，冰川退缩、冻土消融、草地退化等现象日益严重。更为棘手的是，我们对于气候变化将如何影响高原珍稀野生动物的生存空间知之甚少。藏羚羊、藏野驴、藏原羚和野牦牛这些高原旗舰物种，它们的栖息地会随着气候变暖发生怎样的变化？哪些区域需要优先保护？这些都是摆在保护工作者面前的紧迫问题。

为了回答这些问题，由胡祥祥、石雅雅等研究人员组成的研究团队在《Scientific Reports》上发表了最新研究成果。他们利用野外实地调查获得的358个物种分布记录，结合最大熵(MaxEnt)模型，预测了四种关键物种在当前和未来气候情景下的栖息地分布变化，为三江源国家公园的生物多样性保护提供了科学依据。

研究方法上，团队采用了多源数据整合的分析策略。通过2023年7-8月的野外调查获取了54个藏羚羊、158个藏野驴、128个藏原羚和18个野牦牛的分布位点，使用Biomod2生成伪缺失点以减少空间自相关影响。环境变量包括地形（高程、坡度、坡向）、植被指数(NDVI)、人类活动足迹以及19个生物气候变量，并通过方差膨胀因子(VIF)筛选消除多重共线性。模型采用75%训练集和25%测试集的划分方式，设置最大迭代次数10000次，使用AUC（受试者工作特征曲线下面积）、TSS（真实技能统计量）和Boyce指数共同评估模型性能。未来预测基于CMIP6的SSP126、SSP245和SSP585三种气候情景，分别对应2050和2070两个时间节点。

模型性能

所有物种分布模型的AUC值均超过0.8，显示模型具有较高的准确性。其中藏羚羊为0.905，藏野驴为0.875，藏原羚为0.846，野牦牛达到0.920。TSS和Boyce指数结果进一步验证了模型的稳健性，表明即使对于样本量较小的野牦牛(18个分布点)，模型仍能提供可靠的预测。

环境因子重要性

研究揭示了不同物种对环境因子的特异性响应。藏羚羊的栖息地适宜性主要受最暖季度降水量(Bio18)影响，贡献率达20.9%，响应曲线显示当降水量约120毫米时适宜性最高。藏野驴对高程最为敏感，贡献率33.6%，适宜海拔约4200米。藏原羚与最热月最高温度(Bio5)密切相关，贡献率高达47.3%，适宜温度约16℃。而野牦牛的分布则主要取决于植被指数(NDVI)，贡献率64.6%，最适NDVI值约0.5。

当前栖息地适宜性分布

空间分析表明，藏原羚拥有最大的适宜栖息地面积(5.06×10⁴平方公里，占研究区18.0%)，广泛分布于中部和北部地区；藏野驴适宜面积3.11×10⁴平方公里(11.07%)，集中在东部和南部；藏羚羊适宜面积1.97×10⁴平方公里(7.02%)，主要分布于中东南部；野牦牛适宜面积最小，仅1.46×10⁴平方公里(5.21%)，且分布较为破碎。

未来适宜分布变化

未来气候情景下，四种物种呈现出截然不同的响应模式。在高温室气体排放情景(SSP585)下，至2070年藏羚羊适宜栖息地将急剧缩减72.1%，藏野驴减少52.7%。相反，藏原羚和野牦牛的适宜栖息地则可能显著扩张，在SSP126情景下至2070年分别增加280.3%和43.2%。

栖息地重心转移分析显示，藏羚羊适宜区在SSP585情景下至2050年将向北移动26,787米，表明物种分布范围将发生显著位移。藏野驴的适宜区位移更为明显，在相同情景下移动达86,252米。

讨论与结论

该研究首次系统评估了三江源地区多种关键野生动物对气候变化的响应差异，揭示了气候变化对高寒生态系统的不均衡影响。藏羚羊和藏野驴作为对气候变化敏感的物种，其栖息地丧失风险较高，而藏原羚和野牦牛可能从气候变暖中获益。这种不对称响应可能会改变物种间的相互作用关系，影响整个生态系统的结构和功能。

研究结果对三江源国家公园的保护管理具有直接指导意义。针对栖息地碎片化严重的野牦牛，需要优先建设生态廊道促进种群交流；对于分布区北移的藏羚羊，应考虑建立跨区域的保护网络；而藏原羚栖息地的扩张虽然看似积极，但可能带来草场压力增大等新问题。

该研究的创新之处在于采用了多物种比较研究方法，克服了传统单一物种研究的局限性，能够从景观尺度全面评估气候变化对生物多样性的影响。然而，研究也存在一定局限，如未考虑物种间生物相互作用和人类活动的协同影响。未来研究可整合土地利用变化数据和物种生态位动态，进一步提升预测的准确性。

总之，这项研究为青藏高原脆弱生态系统的适应性管理提供了重要科学依据，示范了如何将物种分布模型应用于国家公园的保护规划，对于应对气候变化下的生物多样性保护具有重要参考价值。