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大岛屿增强生态恢复潜力:基于中国最大群岛的舟山新木姜子(Neolitsea sericea)保护研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月12日 来源:Ecological Indicators 7.0
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为应对国家级保护植物舟山新木姜子(Neolitsea sericea)种群衰退问题,研究人员结合岛屿生物地理学理论与MaxEnt模型,提出栖息地潜力指数(HPI)与岛屿面积指数(ISI)评估框架,揭示77.72 km2 高适宜栖息地集中分布于大中型岛屿,并发现3.95 km2 生态阈值(ISI=0.26)。该研究为岛屿濒危植物保护提供了量化决策工具。
舟山新木姜子(Neolitsea sericea)作为东亚岛屿特有的孑遗植物,被列为中国国家二级保护物种,其种群在舟山群岛核心栖息地因城市化扩张面临严重退化。传统保护策略依赖经验性补种,缺乏对物种生态位需求的量化评估,导致存活率低下。如何在高强度人为干扰下科学识别适宜栖息地模式,成为平衡区域发展与生物多样性保护的关键难题。
中国研究人员通过整合岛屿生物地理学理论与现代空间分析技术,创新性地构建了栖息地潜力指数(HPI)和岛屿面积指数(ISI)评估体系。研究利用最大熵模型(MaxEnt)结合GIS空间分析,量化了舟山群岛2085个岛屿的栖息地适宜性,发现海拔(DEM)、植被覆盖度(NDVI)和土壤电导率(S_ECE)是决定物种分布的三大关键因子。通过建立ISI与HPI的数学关系模型,首次揭示了3.95 km2
的生态阈值效应——当岛屿面积超过该阈值时,栖息地潜力呈现非线性增长。这项发表于《Ecological Indicators》的研究,为经典岛屿生态理论在现代干扰 regime下的适用性提供了实证依据。
关键技术包括:1) 基于28个野生物种分布点与11类环境因子(气候、地形、植被、土壤、土地利用)的MaxEnt建模;2) 采用Jenks自然断点法划分四类栖息地适宜区;3) 通过ArcGIS 10.7平台计算岛屿形态参数与HPI的空间关联性;4) 应用二阶多项式模型拟合ISI-HPI关系曲线。
【研究结果】
3.1 环境因子影响机制
MaxEnt模型(AUC=0.880)显示地形因子DEM贡献度最高(28.7%),物种最适海拔区间为47-272米。土壤电导率(S_ECE)的适宜范围(0-11.3 dS/m)与实验室测定结果吻合,印证幼苗对盐分的敏感性。
3.2 栖息地空间格局
全群岛996.69 km2
适宜栖息地中,高适宜区(HPI>0.64)仅占5.88%,集中分布于舟山本岛、朱家尖岛等大中型岛屿。值得注意的是,面积第二的六横岛因工业化改造,仅存0.28 km2
高适宜区,揭示人类活动对生态阈值的突破效应。
3.3 面积-潜力关系模型
ISI与HPI呈显著指数相关(R2
=0.656),当岛屿面积超过3.95 km2
(ISI=0.26)时,HPI增长速率显著提升。舟山本岛(506 km2
)高适宜区面积达21.84 km2
,是岱山岛(107 km2
)的2.4倍,证实大岛屿的"面积效应"。
【讨论与意义】
该研究首次量化了人为干扰背景下岛屿面积与植物恢复潜力的非线性关系,验证了MacArthur-Wilson理论在现代景观中的适用性。发现的3.95 km2
生态阈值,为保护区划设提供了科学依据——建议优先保护舟山本岛南部、桃花岛等超过该阈值的中大型岛屿。创新提出的HPI-ISI评估框架,可推广至其他岛屿濒危植物保护,如通过伴生种同步移植重建群落结构。研究局限性在于未考虑种间竞争等动态过程,未来需结合长期监测数据完善模型。这项成果不仅为舟山市"生态岛礁"建设提供直接指导,更为全球受威胁岛屿的植物保护提供了可复制的空间优化范式。
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