论文部分内容阅读
东北虎(Panthera tigris)是世界上体型最大、分布最北的虎亚种。东北虎曾在我国东北地区广泛分布,由于气候和人类活动等因素,东北虎在我国濒临绝迹。东北虎作为生物多样性的旗舰物种,其保护受到国内外广泛关注。从20世纪末开始,我国陆续实施了一系列生态保护工程与措施,20年过去了这些措施对东北虎栖息地的恢复起到了多大程度的影响还不得而知。在人为主导景观内有效保护大型猫科动物是非常具有挑战性的,需要对其核心栖息地及连接核心栖息地的廊道进行准确的识别和保护,为了使研究结果能为保护决策提供坚实的依据,这些工作应该建立在实证研究的基础上。另外,道路广泛分布在老虎栖息地内,东北虎家域大可能需要穿越这些道路,准确预测东北虎穿越道路的地点对于维持道路安全、种群连接度,促进东北虎向中国内陆扩散具有重要意义。本研究在大范围、长时间的东北虎及其猎物监测成果基础上,综合利用野生动物调查技术、地理信息系统技术、物种分布模型、生态廊道模拟、系统保护规划手段对中国东北虎在区域尺度和景观尺度上开展了研究,获得了如下主要结果:1.东北虎栖息地变化情况本研究采用信息网络监测手段、遗传样本DNA监测技术、自动相机监测技术、雪地样线调查等方法收集了自2000-2019年的东北虎出现点信息,将其划分为两个时间段:2000-2005年、2014-2019年。利用仅出现点物种分布模型—MaxEnt并进行调参优化,模拟了两个时间段的栖息地适宜性,并评估了栖息地变化和保护成效。模型优化结果显示依据AICc准则选择的最终模型的特征类型为LQ,正则化系数为1;三个模型评价指标AUC、TSS、CBI都显示模型表现良好。对比两期结果发现:近20年,东北虎适宜栖息地面积增加了 8115 km2;研究区栖息地适宜性有显著提高的区域面积为13731 km2,其中保护区外占12398 km2,保护区内占1333 km2;研究区栖息地适宜性有显著降低的区域面积为1438 km2。研究结果表明中国的保护工程对东北虎栖息地的保护作用不止在保护区层面上,对保护区外区域也起到了恢复作用。尽管栖息地数量和质量有所上升,但东北虎适宜栖息地斑块的破碎化状况并没有得到改善。森林面积的增加、人为干扰降低和净初级生产力的升高是驱动东北虎栖息地增加的主要因素。2.东北虎核心栖息地与廊道识别在2012-2019年东北虎及其猎物监测成果的基础上,使用叠加物种分布模型(SSDM)模拟了有蹄类猎物的相对丰富度,采用集合物种分布模型模拟了东北虎适宜栖息地;使用空间概要的连接度模拟方法识别了东北虎核心斑块与斑块间廊道,并对核心斑块的重要性进行了排序;最后在平衡东北虎保护与社会经济因素下,识别了保护区网络扩展的优先区域。本章的主要结果如下:(1)集合模型显著提升了东北虎栖息地模型的表现能力,AUC与TSS分别达到了 0.935和0.737.有蹄类猎物丰富度对东北虎分布的影响效应最大,变量重要性达到了 68.2%。最终集合模型显示东北虎栖息地适宜性高的地方主要出现在珲春-绥阳靠近中俄边境的区域,天桥岭-穆棱保护区一带,张广才岭南部、完达山东部、老爷岭北部部分区域;(2)阻力核方法识别出了研究区内的核心斑块,其中4个斑块面积超过2000km2,其重要性排名依次为:珲春-绥阳斑块,完达山东部斑块、天桥岭-穆棱保护区斑块、黄泥河-小北湖保护区斑块;目前的保护区网络只覆盖了核心斑块23.4%(2387 km2)的面积,加上即将正式成立的东北虎豹国家公园,这一比例将上升为44.5%(4542 km2)。景观连接度分析发现山系内部的斑块之间相互连接,而完达山区域斑块与其他山系内斑块之间缺乏联系;(3)平衡生物和社会经济因素后的保护区扩展优先区域主要在完达山东部、张广才岭南部、老爷岭-大龙岭区域,以及张广才岭北部和完达山西部的小部分区域。3.东北虎豹国家公园东北虎穿越道路地点识别基于2012-2019年的东北虎监测结果,使用多尺度随机森林栖息地模型分别对雄性东北虎和雌性东北虎栖息地适宜性进行了模拟,使用连接度方法分别识别了它们的移动廊道网络,识别了东北虎廊道网络与主要道路的交叉点并进行了优先性排序,并使用东北虎实际穿越道路的点对预测结果进行验证。研究发现:(1)东北虎对不同栖息地变量的响应随尺度变化,多数变量都在较大尺度上响应最强烈;(2)多尺度随机森林模型对雄性东北虎和雌性东北虎出现概率的预测表现在AUC和TSS两个指标上都非常优秀,两者模型的AUC值均超过0.9,TSS值超过0.75;(3)东北虎的核心栖息地分布在公园东部及东南部,其中34.29%的核心栖息地被已建保护区网络覆盖;(4)东北虎廊道网络与道路交叉点发生最多、强度最高的地方出现在珲春至东宁国道G331上,占据了排名前十中的七个;(5)基于东北虎实际跨越道路的点,使用空间随机方法验证表明基于连接度模拟方法可以较好预测东北虎移动路径与道路的交叉点。研究结果可为东北虎豹国家公园管理机构实施道路影响减缓措施提供科学识别方法,降低景观阻力,提升景观连通性,同时也降低人虎冲突发生的概率。