基于猎物分布模型支持加州干旱地区濒危物种保护的资源热点制图研究

这篇综述通过构建猎物物种分布模型(SDM)和叠加物种分布模型(SSDM)，系统评估了加州干旱地区11种濒危捕食者的122种节肢动物猎物的分布格局。研究采用贝叶斯加性回归树(BART)和最大熵(Maxent)方法，发现南加州沿海城市带、草原和稀树草原具有最高猎物丰富度，仅2.9%区域能支持50%以上猎物物种。该研究创新性地将猎物资源可获得性纳入保护规划，为濒危物种栖息地保护提供了量化工具。

　　

猎物分布制图支持保护规划

ABSTRACT

研究旨在通过构建猎物物种分布模型，为加州干旱地区濒危捕食者识别高资源可获得性区域。传统物种分布模型(SDM)常忽略资源可获得性这一关键因素，本研究创新性地将猎物分布纳入分析框架，采用贝叶斯加性回归树(BART)等方法对11种濒危物种的122种节肢动物猎物进行建模。

Location

研究区域涵盖加州旧金山湾区以南的干旱生态系统，包括中央山谷和莫哈韦沙漠等关键生态区，年均降水量≤500mm，年均温度-0.5°C至23.5°C。

Time Period

分析数据时间跨度为1945-2022年，其中93%的观测记录来自2000年后。

Major Taxa Studied

聚焦节肢动物门(Arthropoda)物种，这些物种是陆地濒危捕食者的主要食物来源。

Methods

研究方法系统而严谨：

1. 数据获取：从全球生物多样性信息网络(GBIF)获取111,156条质量控制的出现记录，涵盖97种节肢动物猎物

2. 环境变量：选取6个关键生物气候变量（如bio1年均温、bio2昼夜温差等）和NDVI植被指数

3. 模型构建：采用BART和Maxent两种方法构建个体SDM，通过叠加生成猎物丰富度热点图

4. 偏差校正：通过空间稀释和采样努力度分层等方法降低GBIF数据偏差

Results

研究发现：

1. 空间格局：南加州沿海城市带、草原和稀树草原具有最高观测和预测猎物丰富度

2. 关键数据：仅2.9%研究区域(9234km²)能支持50%以上猎物物种，而60.4%区域能支持50%捕食者至少1种猎物

3. 环境驱动：城市土地覆盖比例(64.6%物种呈正相关)、NDVI(48.1%正相关)和bio6最冷月最低温(54.4%正相关)是主要影响因子

4. 模型性能：BART模型表现优异(AUC=0.925±0.049)，显著优于Maxent(AUC=0.770±0.096)

Main Conclusions

研究创新点与启示：

1. 方法论价值：首次系统证明猎物SSDM可作为濒危捕食者栖息地评估的有效工具

2. 保护应用：城市-荒野交错带可能成为关键保护区域，但需注意城市化带来的干扰压力

3. 数据缺口：中央山谷和莫哈韦沙漠等农业区观测数据不足，可能低估实际猎物丰富度

4. 未来方向：建议结合猎物丰度调查，完善资源可获得性评估框架

Introduction

栖息地保护是生物多样性保护的核心策略，但传统保护规划常忽视资源可获得性这一关键维度。研究指出：

1. 现状局限：现有SDM多关注环境适宜性，仅27%考虑生物相互作用

2. 理论依据：高阶捕食者作为指示物种更具保护价值，其分布与猎物资源密切相关

3. 创新路径：通过叠加猎物SDM可更准确识别高价值保护区域

Methods

研究方法亮点包括：

1. 数据质量控制：采用CoordinateCleaner包剔除坐标异常记录

2. 空间稀释：根据物种记录数量设置0.5-5km稀释距离

3. 模型优化：BART模型设置10棵树/步，100次迭代/步的默认参数

4. 不确定性量化：计算95%后验区间评估预测可靠性

Discussion

讨论部分深入剖析了研究发现：

1. 城市悖论：51种猎物与城市土地覆盖呈正相关，反映部分物种的伴人性特征

2. 农业影响：农田比例与36种猎物栖息地适宜性负相关，凸显农药使用的生态代价

3. 气候关联：温度季节性(bio4)和年昼夜温差(bio2)分别与50.6%和54.4%物种分布显著相关

Implications and Conclusions

研究开创性地将猎物资源分布量化纳入保护规划，提出的SSDM框架可推广应用于：

1. 保护选址：识别多物种共享的高资源区域

2. 廊道设计：优化城市周边生态连接度

3. 恢复评估：监测猎物资源恢复成效

研究团队来自国际知名保护生物学机构，获得BLM和NSERC项目资助，数据与代码已公开共享。这项工作为整合 trophic interactions 进入系统保护规划提供了重要范例。