气候变化和人类活动促使中国红熊猫（Ailurus styani）的栖息地向更高海拔地区扩展

《Global Ecology and Conservation》：Climate change and human activity drive the habitat of the Chinese red panda( Ailurus styani) to expand to higher altitude.

中国红熊猫栖息地时空动态及驱动机制研究。基于Biomod2框架整合11种生态位模型，分析四川四座山脉2003-2023年栖息地变化：2003-2013年适宜栖息地扩大35.05%，2013-2023年缩减37.42%。气候因素（EVP、RAD）主导扩张期，人类活动（GDP、HFP、POP）主因收缩期。未来2050-2070年栖息地将分别扩张29.67%和21.25%，但高海拔扩张与低海拔收缩并存，加剧栖息地碎片化风险，需加强国家公园网络和生态保护红线管理。

　　中国红熊猫（Ailurus styani）是一种特有且濒危的物种，主要分布于中国四川盆地的横断山脉地区。近年来，随着全球气候变化和人类活动的加剧，其栖息地的动态变化成为生态学和保护生物学研究的重要议题。本研究利用Biomod2框架中的11种栖息地建模技术，对四川盆地内红熊猫栖息地的时空变化趋势进行了系统分析，揭示了栖息地变化的复杂机制及其对物种生存的影响。研究结果不仅有助于理解红熊猫的栖息地动态变化过程，也为制定有效的保护策略提供了科学依据。

### 1. 研究背景与意义

红熊猫的栖息地正经历着前所未有的变化。在多种因素的共同作用下，其栖息地正在逐渐转化为高度干扰和破碎化的景观。这种变化不仅对红熊猫的生存构成威胁，也反映了全球范围内生物多样性丧失的普遍趋势。根据相关研究，自21世纪初以来，全球约有20%的脊椎动物被列为濒危物种，而栖息地破碎化被视为第六次大规模物种灭绝的关键指标之一。因此，减缓栖息地退化速度已成为全球生物多样性保护的重要目标。

传统的栖息地保护策略主要依赖于建立保护区和建设生态走廊，以限制人类活动并促进物种迁移和遗传多样性维持。然而，随着气候变化和人类活动的持续发展，这些策略面临着新的挑战。例如，气候变化可能导致栖息地的适宜性发生变化，而人类活动则可能进一步加剧栖息地的破碎化和退化。因此，保护措施需要动态调整，以适应不断变化的环境条件。

横断山脉作为全球生物多样性热点地区，是许多珍稀和濒危物种的分布中心。在此背景下，红熊猫的栖息地保护工作显得尤为重要。然而，红熊猫的生存状况仍然面临多重威胁，包括栖息地丧失、种群隔离、盗猎、资源开采以及药用植物采摘等。过去50年间，红熊猫的种群数量已下降约40%。以岷山山脉为例，该地区曾是红熊猫的主要栖息地，但目前几乎已经没有该物种的分布，仅在岷山南部的一些区域还存在零星种群。这种种群减少主要归因于自然栖息地向农业用地、资源开采区和城市扩张区域的转化，以及气候变化导致的适宜栖息地减少。

尽管中国政府近年来加大了对野生动物的保护力度，如实施“天然林保护工程”和建立“大熊猫国家公园”，但这些措施仍面临双重压力：气候变化和经济增长。特别是在经济欠发达地区，由于贫困问题的存在，人类活动对生态系统的破坏更为严重。红熊猫主要栖息于森林覆盖度高、人类活动较少的区域，但其分布区域往往与经济发展和基础设施建设存在重叠，导致栖息地的进一步破碎化。

### 2. 研究方法与数据来源

本研究采用了多种环境数据和建模技术，以全面评估红熊猫栖息地的变化趋势。研究区域包括四川盆地内的四个主要山脉：邛崃山、大雪山、小雪山和凉山，总面积约为78,686平方公里。研究团队通过三次系统的实地调查，收集了2003年、2013年和2023年的红熊猫分布数据，分别为307、387和230条记录。这些数据涵盖了红熊猫的九个主要分布县（区），包括崇州、越西、宝兴、营盘、洪雅、石棉、峨边、美姑等。

为了分析红熊猫栖息地的变化，研究团队整合了多种环境变量，包括气候变量、地形变量、土地覆盖数据以及人类活动相关指标。气候数据来源于“资源与环境科学数据登记与发布系统”和“WorldClim全球气候数据库”，涵盖了多个生物气候因子，如年蒸发量、年降水量、年总太阳辐射、年平均相对湿度、年积温、年最高温、年最低温等。地形数据来自数字高程模型（DEM），而土地覆盖数据则来自中国年度土地覆盖数据集。此外，研究还考虑了经济指标，如国内生产总值（GDP）、人口密度（POP）和人类足迹指数（HFP），以反映人类活动对栖息地的影响。

研究采用了一种集成物种分布建模（Ensemble Species Distribution Modeling, SDMs）框架，通过整合11种不同的建模算法，包括随机森林（Random Forest）、梯度提升机（Gradient Boosting Machine）、多变量自适应回归样条（Multivariate Adaptive Regression Splines）、极端梯度提升（eXtreme Gradient Boosting）、广义线性模型（Generalized Linear Model）、最大熵模型（Maximum Entropy）、费舍尔判别分析（Fisher Discriminant Analysis）、分类树分析（Classification Tree Analysis）、人工神经网络（Artificial Neural Network）、广义加性模型（Generalized Additive Model）以及站点可靠性工程（Site Reliability Engineering）。这些模型的输出结果通过TSS（True Skill Statistic）和AUC（Area Under the Curve）指标进行评估，以确保模型的准确性。

在模型校准过程中，研究团队将75%的分布数据用于训练，而25%的数据则用于验证。每种算法进行了三次迭代，以提高模型的稳健性。最终，研究团队采用了EMwmean方法，将六种表现最佳的模型整合为一个综合模型，用于最终的预测评估。

### 3. 研究结果

从2003年到2013年，红熊猫的适宜栖息地面积从12,736.9平方公里增加到18,135.5平方公里，增长了42.4%。同时，中等适宜栖息地也从10,321.9平方公里增加到13,200.8平方公里，增长了27.9%。然而，从2013年到2023年，适宜栖息地面积下降至12,219.4平方公里，减少了32.6%；中等适宜栖息地面积也下降至8,218.6平方公里，减少了32.7%。这一变化趋势表明，红熊猫的栖息地在过去十年间经历了显著的缩减。

未来气候情景预测显示，红熊猫的栖息地可能会有所扩展。在RCP2.6（最乐观的温室气体排放情景）下，预计到2050年代，适宜栖息地面积将增加27.7%，达到15,600.5平方公里；到2070年代，适宜栖息地面积将增加15.2%，达到14,071.8平方公里。而在RCP8.5（最悲观的温室气体排放情景）下，适宜栖息地面积预计在2050年代增长35.5%，达到16,554.4平方公里；到2070年代，增长幅度更大，预计达到47.0%，即17,958.7平方公里。相比之下，中等适宜栖息地在未来两个时间段内的增长幅度较小，分别增长27.3%和13.5%。

然而，值得注意的是，栖息地的变化在不同山脉之间存在显著差异。例如，在RCP2.6情景下，到2050年代，适宜栖息地的扩张主要发生在大熊猫国家公园以外的高海拔地区，而适宜栖息地的收缩则集中在国家公园内部的低海拔区域。在RCP8.5情景下，这种趋势更加明显，适宜栖息地的扩张主要发生在高海拔区域，而收缩则集中在低海拔区域。这种变化反映了红熊猫对更凉爽和稳定的气候条件的适应性，但也加剧了栖息地的碎片化和种群隔离的风险。

### 4. 环境变量对栖息地变化的影响

研究结果表明，环境变量对红熊猫栖息地的变化具有显著影响。在2003年至2013年间，适宜栖息地的扩张主要受到经济变量（如GDP、POP、HFP）的影响，这些变量的相对重要性分别为44.46%、38.31%和32.30%。而在2013年至2023年间，适宜栖息地的减少则主要由气候变量（如年蒸发量、年总太阳辐射、年最低温）驱动，这些变量的相对重要性分别为62.86%、60.66%和54.23%。这表明，在不同时间段内，红熊猫栖息地的变化主要受到不同环境因子的主导。

进一步分析显示，人类活动对红熊猫栖息地的影响在2013年至2023年间尤为显著。随着经济活动的增加，特别是基础设施建设、资源开采和农业扩张，适宜栖息地面积显著减少。而在2003年至2013年间，气候变化可能是导致栖息地扩张的主要因素。这一发现为理解红熊猫栖息地变化的驱动机制提供了重要依据。

### 5. 未来趋势与保护建议

未来气候情景预测表明，红熊猫的栖息地可能会经历进一步的扩张和收缩。在RCP2.6和RCP8.5两种情景下，适宜栖息地的扩张主要发生在高海拔地区，而收缩则集中在低海拔区域。这种趋势可能进一步加剧栖息地的碎片化，使得红熊猫种群更加孤立，从而增加其灭绝的风险。因此，需要采取针对性的保护措施，以缓解这种潜在的威胁。

首先，建议扩大大熊猫国家公园的范围，以涵盖更多高海拔地区的适宜栖息地。这些区域被认为是红熊猫未来栖息地扩张的主要区域，将其纳入保护体系将有助于维持种群的连通性和遗传多样性。其次，应加强生态红线政策的实施，以限制人类活动对栖息地的破坏。此外，还需优化自然资源管理政策，以减少对红熊猫栖息地的干扰，例如限制道路建设、控制过度放牧和减少资源开采活动。

与此同时，研究团队还建议制定更加包容的政策，以平衡经济发展与生态保护。特别是在经济欠发达地区，应通过提供更多的经济支持和资源管理激励措施，减少人类活动对栖息地的破坏。此外，还需加强对红熊猫栖息地的监测和研究，以及时调整保护策略，应对气候变化带来的挑战。

### 6. 研究意义与展望

本研究通过整合多种环境数据和建模技术，系统分析了红熊猫栖息地的时空变化趋势及其未来变化的可能性。研究结果不仅揭示了气候变化和人类活动对红熊猫栖息地的影响机制，还为制定有效的保护策略提供了科学依据。在气候变化加剧的背景下，红熊猫的栖息地正经历着从低海拔向高海拔区域的迁移趋势，这种迁移可能导致种群的进一步隔离，从而增加其灭绝的风险。

因此，保护工作需要更加动态和灵活，以适应不断变化的环境条件。这包括扩大保护区范围、加强生态走廊建设、优化生态红线政策以及实施综合的生态系统保护策略。此外，还需加强公众教育和社区参与，以提高当地居民的环保意识，减少对红熊猫栖息地的破坏。

本研究的结果对于理解气候变化对濒危物种的影响具有重要意义。通过分析红熊猫栖息地的变化，可以为其他类似物种的保护提供参考。未来的研究应进一步关注气候变化对不同物种分布的影响，并探索更加有效的保护措施，以应对全球气候变化带来的生态挑战。