环境可预测性与季节性驱动的时空生态位丰度量化:生物多样性评估新框架

【字体: 时间:2025年06月05日 来源:Ecological Indicators 7.0

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  针对当前生物多样性评估中样本局限性和多样性表征不足的问题,研究人员创新性地整合移动生态学与生态位理论,提出基于环境可预测性(P)和季节性(M/P)的时空生态位丰度评估框架。通过Colwell指数和小波分析解析祁连山南麓温降水动态,揭示了从东北向西南的环境适宜性-胁迫梯度分布,为区域生物多样性保护提供了高效可靠的方法论支持。

  

全球气候变化与人类活动正加速生物多样性丧失,传统评估方法受限于样本覆盖度和数据多样性,难以满足大尺度保护需求。尤其在大规模评估中,现有技术如红外相机监测耗时费力,而卫星遥感和机器学习虽高效却面临数据库构建难题。更关键的是,当前主流方法如InVEST模型和物种分布模型(SDMs)常混淆栖息地适宜性与生物多样性概念,且依赖有限物种数据可能导致系统性偏差。

针对这些挑战,中国某研究机构团队在《Ecological Indicators》发表研究,创新性地融合移动生态学与生态位理论,提出以环境可预测性和季节性量化时空生态位丰度的新框架。研究选取祁连山南麓为案例区,通过Colwell指数分解温度降水的季节成分(M/P),结合Morlet小波分析长期序列的周期性信号,构建-1至1标准化的环境胁迫-适宜性梯度模型。

关键技术方法
研究整合30年1km分辨率月尺度温降水数据,采用R包"hydrostats"计算Colwell指数(P=C+M),Python小波分析识别12个月显著周期信号,通过min-max归一化与空间叠加生成综合评估图。

主要研究结果
3.1 季节性
温度季节性整体较高但空间差异小,仅高海拔区因热缓冲效应减弱;降水则呈现东西分异,中部受青海湖陆风环流削弱季节性。

3.2 可预测性
温度可预测性北高南低,青海湖盆地因湖陆风与季风交互作用最不稳定;降水可预测性随季风影响减弱呈西降梯度。

3.3 生物多样性适宜性
东北部祁连县-门源县形成高适宜性连片区,与国家级保护区重叠;西南部天峻县受强季节性和低可预测性双重胁迫,草地退化显著。

讨论与意义
该研究首次验证时空生态位"蓄水池"(temporal niche pools)概念,揭示可预测资源脉冲对物种共存的支撑机制。相比传统SDMs,该方法规避了样本偏差,更契合"保护整体多样性而非单一物种"的保育目标。提出的四维胁迫框架(时空-能量-空间-交互)为理解极端气候生态影响提供新视角,尤其警示祁连山南麓过渡带需优先保护。

研究创新点在于将理论生态学(移动生态学的资源追踪理论、Hutchinson生态位概念)转化为可操作的评估工具,其1km网格精度优于多数物种普查数据。尽管存在人为干扰量化不足等局限,这套基于环境动态的评估范式为《生物多样性公约》2020后目标实施提供了低成本大尺度解决方案,其中"生态位蓄水池"的识别方法可直接指导保护地网络优化。

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