区域土地覆盖数据助力微小特有动物保护:以金黄阿尔卑斯蝾螈为例

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Biodiversity and Conservation 3.0

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  为解决环境数据分辨率影响物种分布模型(SDMs)的问题,研究人员对比不同土地覆盖数据集构建 SDMs,发现区域数据集能提升模型准确性,对微小特有动物保护意义重大。

  在生物多样性保护的领域中,物种分布模型(Species Distribution Models,SDMs)是保护濒危物种的有力工具。它能通过分析环境特征,预测物种栖息地适宜性的变化,从而为保护行动提供科学依据。对于微小特有物种而言,它们生存范围狭窄,灭绝风险极高,SDMs 的应用显得尤为关键。
然而,构建适用于微小特有物种的 SDMs 面临诸多挑战。一方面,这些物种对栖息地要求苛刻,现有主要环境变量数据集的主题分辨率(即分类变量分类的精确性)难以准确捕捉其需求。另一方面,许多微小特有物种体型小、活动范围窄、扩散能力有限,这就需要 SDMs 具备更高的空间分辨率,而现有的很多数据集却难以满足。

在众多环境数据中,土地覆盖数据是 SDMs 的重要组成部分。像欧洲常用的 Corine Land Cover 数据,其最小制图单元为 25 公顷,小于这个面积的土地覆盖斑块会被忽略,这使得它在模拟微小特有物种分布时存在局限性。Sentinel-2 Global Land Cover 数据虽最小制图单元更小(小于 1 公顷),但在区分森林类别方面的主题分辨率仍有限。那么,如何才能更精准地构建适用于微小特有物种的 SDMs 呢?

为了解决这些问题,来自意大利多所机构(包括米兰大学、帕维亚大学高级研究学院、Studio Naturalistico Hyla SRL、帕多瓦大学以及国家生物多样性未来中心 )的研究人员 Simone Giachello、Sara Lefosse 等人开展了一项关于金黄阿尔卑斯蝾螈(Salamandra atra aurorae)的研究。该研究成果发表在《Biodiversity and Conservation》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。在数据收集上,他们整合了已有的记录,通过文献回顾、实地调查以及对公众报告的评估,构建了包含 599 条可靠记录的数据库。在环境预测因子获取方面,利用数字高程模型计算地形变量,借助谷歌地球引擎平台估算微气候变量,同时选取了三种不同的土地覆盖数据集。在模型构建阶段,运用 R 软件和 biomod2 包,以随机森林算法构建了三个集成 SDMs,并通过五折交叉验证提高模型可靠性。此外,还使用 Maxent 算法重建模型,验证结果的稳健性。

下面来看看具体的研究结果:

  • 模型性能:三个基于不同土地覆盖数据集构建的集成 SDMs 表现相似且良好,过拟合程度低。基于区域土地覆盖数据集和 Sentinel-2 Global Land Cover 构建的模型,在 AUCtest和 TSS 指标上略优于基于 Corine Land Cover 构建的模型,但差异不显著。
  • 环境预测因子的重要性:不同模型中,土地覆盖预测因子与地形、微气候预测因子对金黄阿尔卑斯蝾螈出现的影响程度不同。在基于区域土地覆盖数据集的模型中,银杉(Abies alba)的丰度对蝾螈分布影响最大;而在另外两个模型中,针叶树的优势度是重要影响因素。同时,所有模型都显示,微气候(以地表温度为指标)、海拔和森林组成是影响蝾螈栖息地适宜性的关键因素。
  • 栖息地适宜性:三个模型预测的栖息地适宜性均值、适宜细胞数量和潜在分布范围存在差异。但在空间分布上,都识别出了蝾螈已知分布区域外的其他适宜区域,如西北、东北和南部地区。

综合研究结论与讨论部分,该研究表明,尽管三个 SDMs 性能相似,但土地覆盖类别的主题分辨率对获取符合生态学意义、可用于保护目的的结果至关重要。区域土地覆盖数据集更高的主题分辨率,使其能够区分不同类型的针叶林,明确银杉是影响蝾螈分布的关键因素,这是两个大陆性土地覆盖数据集无法做到的。如果错误地使用大陆性土地覆盖数据集的模型结果来指导保护决策,可能会导致保护资源的浪费,因为可能会将重点放在不合适的区域。而区域土地覆盖数据集有助于更准确地识别适宜栖息地,为保护规划提供更可靠的依据。

这项研究强调了区域土地覆盖数据集在构建微小特有物种 SDMs 中的重要价值,为制定符合当地实际情况的保护策略提供了有力支持。同时也指出,未来需要收集和生成更高质量、标准化的区域土地覆盖数据,以进一步推动生物多样性保护工作。
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