氣候變化背景下秦嶺地區(qū)羚牛生境脆弱性評(píng)估及適應(yīng)性保護(hù)對(duì)策

李 佳,薛亞?wèn)|,吳 波,李迪強(qiáng), *

1 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究所, 北京 100091 2 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所/國(guó)家林業(yè)和草原局生物多樣性保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100091

全球氣候變暖給生物多樣性帶來(lái)的影響引起人們的普遍關(guān)注[1]。大量觀測(cè)事實(shí)表明,全球氣候變暖已經(jīng)對(duì)動(dòng)物、植物、生物多樣性、乃至整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生深刻影響,且這些影響在未來(lái)將會(huì)更加劇烈[2—3]。如果全球氣候變暖得不到有效遏制,未來(lái)溫度升高2℃(升高2℃被UNFCCC定義為“危險(xiǎn)”溫度[4]),預(yù)測(cè)全球?qū)?huì)有35%的物種面臨滅絕風(fēng)險(xiǎn)[5—7],無(wú)疑將會(huì)給未來(lái)生物多樣性保護(hù)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。脆弱性是指物種受氣候變化影響的程度,脆弱性評(píng)估是研究氣候變化影響生物多樣性的重要內(nèi)容,是適應(yīng)和減緩未來(lái)氣候變化影響的關(guān)鍵和基礎(chǔ)[8]。國(guó)際上IPCC、IUCN、歐盟等組織,以及美國(guó)等國(guó)家正在開(kāi)展相關(guān)研究,試圖通過(guò)脆弱性評(píng)估工作,提出物種適應(yīng)未來(lái)氣候變化的科學(xué)對(duì)策[9—11]。目前,脆弱性評(píng)估是比較新的研究領(lǐng)域,現(xiàn)有文獻(xiàn)中將評(píng)估方法歸納為三類(lèi)：生物氣候包絡(luò)模型評(píng)估、機(jī)理性生態(tài)位模型和脆弱性指數(shù)評(píng)估[8,12—13]。基于空間生態(tài)位理論發(fā)展起來(lái)的生物氣候包絡(luò)模型是評(píng)估物種脆弱性使用最普遍的方法,通過(guò)模型模擬技術(shù)獲取準(zhǔn)確的物種當(dāng)前潛在分布范圍,并能預(yù)測(cè)未來(lái)分布變化[14—15]。物種是否脆弱主要通過(guò)比較當(dāng)前和未來(lái)分布區(qū)的變化,如果物種未來(lái)分布區(qū)與當(dāng)前分布區(qū)重疊較少,或者未來(lái)分布區(qū)大范圍縮減,則表明氣候變化對(duì)物種影響較大[16—17]。

羚牛(Budorcastaxicolor)主要分布在我國(guó)四川、陜西、甘肅、云南和西藏等地區(qū),以及印度東北部和不丹、緬甸北部等區(qū)域[18—19],是森林生態(tài)系統(tǒng)中體型最大的物種之一。羚牛主要棲息在高山、亞高山針葉林和針闊混交林生境,具有季節(jié)性沿海拔梯度垂直遷徙的生活習(xí)性[20]。自20世紀(jì)80年代以來(lái),研究人員開(kāi)展了一系列羚牛生態(tài)學(xué)研究,涉及生境、食性、繁殖習(xí)性、活動(dòng)節(jié)律、季節(jié)性遷徙、以及家域等方面[21—26]。近幾十年來(lái),由于人類(lèi)活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大,以及對(duì)森林資源的過(guò)度利用,羚牛分布范圍急劇減少,適宜棲息地從大面積的連續(xù)斑塊縮減成破碎化的獨(dú)立小斑塊,種群數(shù)量呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì),羚牛被IUCN列為“易?！蔽锓N[27],也是我國(guó)國(guó)家I級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物。中國(guó)政府采取頒布野生動(dòng)物保護(hù)法、建立自然保護(hù)區(qū)、天然林保護(hù)工程、野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)項(xiàng)目等措施來(lái)保護(hù)羚牛種群[28—29]。經(jīng)過(guò)多年共同努力,許多曾經(jīng)對(duì)羚牛種群生存產(chǎn)生嚴(yán)重威脅的影響因素(如森林采伐、偷獵、非法貿(mào)易等)得到有效緩解,部分地區(qū)野外種群數(shù)量開(kāi)始緩慢增長(zhǎng)[30]。當(dāng)前,人類(lèi)活動(dòng)以及由此造成的全球氣候變暖是威脅羚牛種群的主要因素,可能會(huì)給許多保護(hù)措施帶來(lái)極大的挑戰(zhàn),迫切需要采取適應(yīng)性保護(hù)對(duì)策來(lái)減緩氣候變化給羚牛種群帶來(lái)的不利影響。

全球氣候變化背景下,秦嶺地區(qū)生物多樣性保護(hù)工作面臨著挑戰(zhàn),尤其是棲息在該區(qū)域的羚牛、大熊貓(Ailuropodamelanoleuca)、川金絲猴(Rhinopithecusroxellana)等瀕危物種對(duì)氣候變化非常敏感,氣候變化正影響著這些物種是無(wú)庸置疑的[31—34]。我國(guó)政府高度重視秦嶺生態(tài)保護(hù)與建設(shè),在秦嶺地區(qū)設(shè)立國(guó)家公園,主要保護(hù)該區(qū)域生物多樣性和自然生態(tài)系統(tǒng)原真性、完整性,對(duì)推進(jìn)秦嶺生物多樣性科學(xué)保護(hù)具有極其重要的意義。因此,本研究選擇秦嶺地區(qū)羚牛作為研究對(duì)象,預(yù)測(cè)氣候變化背景下羚牛當(dāng)前和未來(lái)適宜生境變化,評(píng)估脆弱程度,以及當(dāng)前已建立保護(hù)區(qū)體系面對(duì)未來(lái)氣候變化的保護(hù)成效性；同時(shí),鑒定潛在氣候避護(hù)所,構(gòu)建生態(tài)廊道,進(jìn)而為提出羚牛適應(yīng)性保護(hù)對(duì)策和國(guó)家公園建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地點(diǎn)

秦嶺山系位于陜西省南部(圖1；東經(jīng)106°30′—108°05′,北緯32°40′—34°35′),是我國(guó)長(zhǎng)江和黃河域的分水嶺,也是我國(guó)重要南北自然地理界線。山勢(shì)起伏較大,北坡陡峭,南坡較緩,山地多處于海拔1000 m以上,最高峰太白山海拔3767 m,為陜西省第一高峰。秦嶺山系受亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候和暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候的雙重影響,氣候具有明顯垂直分帶,中高海拔山區(qū)寒冷且濕潤(rùn),年均溫度6—8℃,年均降水量800—1200 mm；低山、河谷年均溫度11—14℃,年均降水量800 m,南坡比北坡年均溫度更高。秦嶺山系具有典型亞熱帶與暖溫帶過(guò)渡特征生態(tài)系統(tǒng)和明顯垂直帶譜,為許多古老生物種提供了避難所,也是許多珍惜瀕危物種唯一或重要棲息地[35]。秦嶺山系是羚牛分布的最北界,主要分布在佛坪、太白、寧陜縣、洋縣等1500—3600 m的落葉闊葉林、針闊混交林、亞高山針葉林及灌叢草甸中。受益于大熊貓保護(hù),羚牛種群獲得了較好的保護(hù),部分區(qū)域種群數(shù)量出現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)[30]。目前,秦嶺山系已建有佛坪、長(zhǎng)青、太白山、等國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū),老縣城、黃柏塬、皇冠山等省自然保護(hù)區(qū),共計(jì)19個(gè)自然保護(hù)區(qū)[36]。

圖1 秦嶺山系羚牛分布點(diǎn)Fig.1 Distribution of golden takin in Qinling Mountains

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

秦嶺地區(qū)羚牛分布點(diǎn)位數(shù)據(jù)來(lái)源包括：(1)紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)和野外巡護(hù)數(shù)據(jù)(381個(gè)點(diǎn)位,2014—2017年)；(2)保護(hù)區(qū)總體規(guī)劃(94個(gè)點(diǎn)位,2007—2013年)、管理計(jì)劃(185個(gè)點(diǎn)位,2001—2010年)、科學(xué)考察報(bào)告中野生動(dòng)物分布圖(3個(gè)點(diǎn)位,2007年)；(3)公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)資料(175個(gè)點(diǎn)位,2009—2012年；圖1)。對(duì)于沒(méi)有矢量化的點(diǎn)位,利用ArcGIS 10.4(ESRI Inc.,Redlands,CA)進(jìn)行地理校正并數(shù)字化物種位點(diǎn),共收到838個(gè)羚牛點(diǎn)位。由于收到的點(diǎn)位不是系統(tǒng)調(diào)查結(jié)果,因此我們對(duì)所收集到的點(diǎn)位進(jìn)行刪除,隨機(jī)刪除同一1 km×1 km柵格內(nèi)的多個(gè)羚牛分布點(diǎn)位,每個(gè)柵格僅保留一個(gè)分布點(diǎn)[37—38]。

2.2 環(huán)境變量數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究采用世界氣候數(shù)據(jù)庫(kù)Worldclim(http://www.worldclim.org)的當(dāng)前(1950—2000年)和未來(lái)氣候情景下2050s年(2041—2060年)兩期氣候數(shù)據(jù),空間分辨率為30″(約1 km)。未來(lái)氣候數(shù)據(jù)采用典型濃度路徑RCP 4.5排放情景[39],在該排放情景下,到2050s年,全球平均溫度將升高0.9—2.0℃,符合《巴黎氣候大會(huì)協(xié)定》制定的將全球氣溫升幅控制在2℃以?xún)?nèi)的目標(biāo)[4]。其它環(huán)境變量數(shù)據(jù)包括：河流密度、鐵路密度、道路密度、居民點(diǎn)密度,均來(lái)源于Openstreet map矢量數(shù)據(jù)(https://www.openstreetmap.org/),海拔數(shù)據(jù)來(lái)源于Worldclim數(shù)據(jù)庫(kù)30″分辨率的高程數(shù)據(jù),坡度和坡向數(shù)據(jù)利用ArcGIS 10.4(ESRI Inc.,Redlands,CA)空間分析由海拔數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化而來(lái)。由于2050s年的環(huán)境變量無(wú)法獲取,我們假設(shè)當(dāng)前環(huán)境變量在未來(lái)保持不變[40]。

利用ArcGIS 10.4將上述所有環(huán)境變量數(shù)據(jù)統(tǒng)一邊界,并采用同一投影坐標(biāo)系(Asia North Albers Equal Area Conic),統(tǒng)一柵格空間分辨率為30″尺度。為消除環(huán)境變量之間存在的共線性,采用相關(guān)性檢驗(yàn),相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.6,則認(rèn)為兩個(gè)環(huán)境變量存在較強(qiáng)的共線性[41],只保留1個(gè)變量用來(lái)構(gòu)建羚牛分布模型(由SMDtoolbox插件完成[42])。

2.3 適宜生境模型

近年來(lái),基于最大熵理論發(fā)展起來(lái)的MaxEnt生態(tài)模型,被廣泛用于預(yù)測(cè)物種分布研究。Maxent模型僅需物種分布點(diǎn)位和研究區(qū)域的相關(guān)環(huán)境信息,就能預(yù)測(cè)物種分布[43]。因此,本研究利用Maxent 3.3.3K模型來(lái)預(yù)測(cè)氣候變化背景下秦嶺地區(qū)羚牛當(dāng)前和未來(lái)(2050s年)兩期適宜生境的變化。由于野外調(diào)查樣點(diǎn)取樣存在偏差(如多數(shù)物種點(diǎn)位僅在調(diào)查樣線兩側(cè),河流、峽谷、高山等區(qū)域取樣較少),僅有物種有的分布信息,缺少物種無(wú)的分布信息,可能會(huì)對(duì)模型模擬精度產(chǎn)生影響,需利用同樣存在偏差的背景點(diǎn)作為“偽—未發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”來(lái)構(gòu)建模型,從而提高模型精度[44]。本研究基于秦嶺羚牛分布位點(diǎn)生成10 km緩沖區(qū),10 km緩沖區(qū)外隨機(jī)生成10000個(gè)背景點(diǎn)作為“偽—未發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”來(lái)構(gòu)建羚牛分布模型。

首先,將羚牛分布信息和環(huán)境變量數(shù)據(jù)輸入Maxent軟件界面；然后,隨機(jī)選取75%羚牛分布信息作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)來(lái)建立模型,剩余25%分布信息作為檢驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證模型；其次,利用刀切法來(lái)檢驗(yàn)環(huán)境變量用于構(gòu)建模型的重要貢獻(xiàn)性；最后,模型模擬重復(fù)10次,采用重采樣法評(píng)估模型表現(xiàn)[45],并創(chuàng)建環(huán)境變化反應(yīng)曲線,其余參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。采用受試者工作特征曲線下的面積(AUC)對(duì)模型的精度進(jìn)行評(píng)估,AUC值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：失敗(0.5—0.6)；較差(0.6—0.7)；一般(0.7—0.8)；滿(mǎn)意(0.8—0.9)；優(yōu)秀(0.9—1.00)。

模型輸出結(jié)果為物種出現(xiàn)概率柵格圖,輸出值位于0和1之間,值越接近1表示潛在分布的可能性越高[45]。本研究采用靈敏度和特異度之和最大值作為閾值[33],將出現(xiàn)概率高于閾值的柵格作為羚牛潛在適宜生境?；诹缗＜矣蛎娣e(平均57 km2)[46],對(duì)于面積小于57 km2生境小斑塊,將作為噪點(diǎn)被清除。利用A Mann-Whitney U檢驗(yàn)羚牛當(dāng)前和未來(lái)2050s年適宜生境平均海拔變化差異,用SPSS 19.0(IBM Inc.,USA)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2.4 保護(hù)空缺分析

保護(hù)空缺分析是尋找保護(hù)體系之外具有較高保護(hù)價(jià)值區(qū)域的過(guò)程,為保護(hù)規(guī)劃提供指導(dǎo)依據(jù)[47]。本研究將秦嶺地區(qū)羚牛當(dāng)前和2050s年潛在適宜生境與已建立起來(lái)的保護(hù)區(qū)邊界進(jìn)行疊加,識(shí)別現(xiàn)有保護(hù)區(qū)體系之外具有較高保護(hù)價(jià)值的適宜生境,評(píng)估保護(hù)區(qū)面對(duì)未來(lái)氣候變化的保護(hù)成效。

2.5 脆弱性評(píng)估

本研究通過(guò)對(duì)比羚牛當(dāng)前和2050s年適宜生境的變化,評(píng)估氣候變化背景下物種脆弱程度,評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)如下：(1)脆弱生境：當(dāng)前適宜生境到2050s年轉(zhuǎn)化為不適宜生境的區(qū)域；(2)不變適宜生境：當(dāng)前和2050s年適宜生境重疊的區(qū)域(將成為羚牛躲避未來(lái)氣候變化的庇護(hù)所)；(3)新增適宜生境：當(dāng)前不適宜生境到2050s年轉(zhuǎn)化為適宜生境的區(qū)域；(4)不適宜生境：當(dāng)前和2050s年不適宜生境重疊的區(qū)域。

同時(shí),本研究利用適宜生境變化指數(shù)評(píng)估氣候變化對(duì)羚牛的影響[32,48]：(1)適宜生境變化率(AC)；(2)當(dāng)前適宜生境喪失率(SHc)；(3)未來(lái)適宜生境增加率(SHf)。公式如下：

AC=(Af-Ac)/Ac× 100%

SHc=(Ac-Afc)/Ac× 100%

SHf=(Af-Afc)/Af× 100%

式中,Ac：羚牛當(dāng)前適宜生境總面積；Af：2050s年羚牛適宜生境總面積；Afc：當(dāng)前和2050s年羚牛適宜生境重疊區(qū)域的總面積。

2.6 生態(tài)廊道構(gòu)建

本研究將模型輸出的羚牛出現(xiàn)概率柵格圖進(jìn)行求導(dǎo),作為構(gòu)建羚牛生態(tài)廊道的阻力圖層,阻力值轉(zhuǎn)化成1至100,計(jì)算公式如下[49]：

R= 100-99 × ((1-Exp(-c×h))/(1-Exp(-c)))

式中,R表示阻力圖層值,c為閾值(即表示靈敏度和特異度之和最大值),h模型模擬輸出柵格圖的概率值。借助ArcGIS 10.4平臺(tái)中Linkage Mapper toolbox(ArcGIS 10.0—10.6 Version)(https://circuitscape.org/linkagemapper/)插件中的最小費(fèi)用距離(Calculate Least-Cost Corridors and Paths)[50],構(gòu)建秦嶺地區(qū)羚牛適宜生境斑塊(面積大于57 km2)之間潛在生態(tài)廊道。

3 結(jié)果

3.1 物種分布模型

最終,共計(jì)559個(gè)分布位點(diǎn)和10個(gè)環(huán)境變量用于構(gòu)建秦嶺地區(qū)羚牛分布模型。模型平均訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和驗(yàn)證集的AUC值分別為(0.950±0.001)和(0.943±0.001),表明模型預(yù)測(cè)效果優(yōu)秀。環(huán)境因子對(duì)模型綜合貢獻(xiàn)的排序重要性,從高到低依次為：降水季節(jié)性變化(37.5%)、最冷季平氣溫(28%),最濕月降水(22.1%)、居民點(diǎn)密度(3.2%)、道路密度(2.8%)、河流密度(1.8%)、鐵路密度(1.6%)、年均日較差(1.6%)、坡向(0.9%)和坡度(0.2%)。靈敏度和特異度之和最大值(P=0.154)對(duì)應(yīng)的羚牛分布概率值作為閾值,不適宜生境(P≤0.154)和適宜生境(P>0.154)。

3.2 適宜生境變化

當(dāng)前氣候條件下,秦嶺地區(qū)羚牛適宜生境總面積為6473 km2,主要分布在周至縣、城固縣、太白縣、佛坪縣、留壩縣、洋縣和寧陜縣(圖2)；到2050s年,預(yù)測(cè)秦嶺地區(qū)羚牛適宜生境總面積為4217 km2,減少34.85%(AC),主要分布在太白縣、佛坪縣、洋縣和周至縣交界處,以及寧陜縣。未來(lái)氣候變化將導(dǎo)致秦嶺地區(qū)羚牛適宜生境向高海拔地區(qū)轉(zhuǎn)移,到2050s年羚牛適宜生境平均海拔(2134±417)m顯著(Z=-27.65,P=0.000)高于當(dāng)前平均海拔(1922±426)m,轉(zhuǎn)移約210 m。

圖2 秦嶺山系羚牛當(dāng)前和2050s年適宜生境分布Fig.2 Current and the 2050s suitable habitat for golden takin in Qinling Mountains

3.3 保護(hù)區(qū)空缺分析

保護(hù)區(qū)空缺分析結(jié)果表明,在當(dāng)前氣候條件下,秦嶺地區(qū)已建立的保護(hù)區(qū)覆蓋49.82%羚牛適宜生境,尚有3248 km2的適宜生境處于保護(hù)區(qū)之外；到2050s年,保護(hù)區(qū)覆蓋43.87%羚牛適宜生境,尚有2367 km2的適宜生境處于保護(hù)區(qū)之外。到2050s年,預(yù)測(cè)板橋(AC=-100%)、娘娘山(AC=-100%)、桑園(AC=-100%)等16個(gè)保護(hù)區(qū)的羚牛適宜生境將會(huì)出現(xiàn)不同程度的喪失(表1),而平河梁、鷹嘴石和牛背梁保護(hù)區(qū)的羚牛適宜生境則有所增加(圖2)。

3.4 脆弱性評(píng)估

模型預(yù)測(cè)結(jié)果表明,在2050s年氣候條件下,當(dāng)前分布在太白縣、佛坪縣、洋縣和寧陜縣等區(qū)域的3490 km2羚牛適宜生境將會(huì)成為生境脆弱區(qū)域,喪失53.92%(SHc)；共有2983 km2當(dāng)前和2050s年保持不變適宜生境,將成為羚牛躲避未來(lái)氣候變化的庇護(hù)所,主要分布在周至縣、太白縣和眉縣三縣交界處,周至縣、佛坪縣和寧陜縣三縣交界處,以及戶(hù)縣；同時(shí),2050s年新增1234 km2羚牛適宜生境,增加29.26%(SHf),主要分布在周至縣北部、寧陜縣南部、長(zhǎng)安縣,以及秦嶺山系東北部的華縣和潼關(guān)縣(圖3)。

3.5 生態(tài)廊道構(gòu)建

Linkage Mapper利用最小費(fèi)用距離構(gòu)建13條潛在生態(tài)廊道,連接秦嶺山系羚牛當(dāng)前適宜生境斑塊,生態(tài)廊道總長(zhǎng)度288.21 km,平均長(zhǎng)度(22.17±19.64) km。同時(shí),Linkage Mapper構(gòu)建19條潛在生態(tài)廊道,連接秦嶺地區(qū)羚牛2050s年適宜生境斑塊,生態(tài)廊道總長(zhǎng)度586.68 km,平均長(zhǎng)度(30.88±30.11)km。

本研究根據(jù)Linkage Mapper構(gòu)建的當(dāng)前和未來(lái)潛在生態(tài)廊道,提出5條秦嶺地區(qū)羚牛遷徙潛在廊道(圖3；C1—C5),提升羚牛適宜棲息地之間的整體連接度。C1廊道有助于棲息在的周至縣的羚牛種群和秦嶺中部(佛坪縣、洋縣、太白縣)的羚牛種群相互交流；C2—C4廊道有助于棲息在平和梁、皇冠山、牛背梁等保護(hù)區(qū)的羚牛局域種群逃離未來(lái)不適宜氣候條件,擴(kuò)散到秦嶺中部的核心棲息地；C5遷移廊道有助于羚牛種群利用未來(lái)新增的適宜生境。

表1 預(yù)測(cè)秦嶺山系自然保護(hù)區(qū)羚牛適宜生境變化

圖3 秦嶺山系羚牛適宜生境脆弱評(píng)估,保護(hù)空缺和生境廊道Fig.3 Vulnerability analysis suitable habitat, protection gaps and habitat corridors of golden takins in Qinling Mountains

4 討論

本研究較好反映了全球氣候變化對(duì)秦嶺地區(qū)瀕危物種分布的可能影響,具重要的典型性、代表性,為重新審視該區(qū)域已建立保護(hù)區(qū)體系、選址和管理在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的保護(hù)成效提供科學(xué)依據(jù)。當(dāng)前,秦嶺地區(qū)多數(shù)瀕危物種分布的區(qū)域已納入國(guó)家生態(tài)功能功和主體功能區(qū),在這些區(qū)域內(nèi)開(kāi)展項(xiàng)目開(kāi)發(fā)利用的可能性較小。未來(lái)氣候變化可能是導(dǎo)致秦嶺地區(qū)瀕危物種棲息地降級(jí)和破碎化的主要威脅因素,將給當(dāng)前制定的保護(hù)措施帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)[32—33,51]。因此,開(kāi)展氣候變化背景下秦嶺地區(qū)瀕危物種脆弱性評(píng)估工作,有助于減少氣候變化帶來(lái)的不利影響,預(yù)測(cè)瀕危物種棲息地未來(lái)演替方向,提前制定適應(yīng)性(如生態(tài)廊道)保護(hù)對(duì)策,為羚牛等瀕危物種保留必要的生存空間,最終為人類(lèi)能夠有效應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化和生物多樣性保護(hù)提供強(qiáng)有力的依據(jù)。

全球氣候變化背景下,即使在適中的溫室氣體排放情景下(RCP 4.5),秦嶺地區(qū)羚牛分布格局發(fā)生了較大的變化。模型結(jié)果表明,氣候變暖將導(dǎo)致大量的羚牛當(dāng)前適宜生境到2050s年轉(zhuǎn)變成不適宜生境,尤其是部分羚?；顒?dòng)連通性較低區(qū)域(如留壩縣、洋縣和城固),氣候變化將加快這些區(qū)域棲息地破碎化進(jìn)程,威脅羚牛種群的生存和繁衍。因此,建議在這些區(qū)域?qū)嵤┣罢靶缘谋Ｗo(hù)措施(如生境修復(fù))來(lái)緩解氣候變化帶來(lái)的不利影響,同時(shí)構(gòu)建生境廊道,促進(jìn)活動(dòng)這些區(qū)域的羚牛種群遷徙到秦嶺中部的核心棲息地。模型結(jié)果預(yù)測(cè)寧陜縣、柞水縣羚牛適宜生境將會(huì)增加,然而人類(lèi)活動(dòng)和自然景觀(如居民區(qū)、道路和河流)阻隔羚牛擴(kuò)散到這些區(qū)域[52—53]。因此,在這些區(qū)域開(kāi)展以促進(jìn)生境恢復(fù)為目標(biāo)的森林經(jīng)營(yíng)或生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等項(xiàng)目,提升羚牛棲息地規(guī)模和連接水平,來(lái)援助更多的羚牛種群擴(kuò)散到未來(lái)潛在的適宜生境區(qū)(如皇冠山和平和梁已有羚牛較小種群,有力證明這些區(qū)域適宜羚牛生存[54—55])。同時(shí),模型結(jié)果預(yù)測(cè)在周至縣北部、秦嶺東北部的華縣和潼關(guān)縣未來(lái)將會(huì)有羚牛適宜生境增加,這些新增加的適宜生境距離當(dāng)前羚牛分布區(qū)域較遠(yuǎn),不適宜構(gòu)建生態(tài)廊道來(lái)援助羚牛遷徙這些區(qū)域,但可考慮作為羚牛遷地保護(hù)、繁殖救護(hù)的選址。

長(zhǎng)期以來(lái),保護(hù)區(qū)是我國(guó)生物多樣性保護(hù)和管理的主體,在生物多樣性保護(hù)中發(fā)揮極其重要的作用[56]。當(dāng)前,我國(guó)許多保護(hù)區(qū)都能感受到氣候變化帶來(lái)的影響,但多數(shù)保護(hù)區(qū)沒(méi)有開(kāi)展系統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測(cè),缺乏主動(dòng)適應(yīng)氣候變化的對(duì)策[57]。秦嶺地區(qū)保護(hù)區(qū)在規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí),主要根據(jù)生物多樣性自然性、典型性、稀有性等特征,針對(duì)棲息在這些區(qū)域的大熊貓、川金絲猴、羚牛等瀕危物種建立保護(hù)區(qū),受當(dāng)時(shí)條件的限制,規(guī)劃這些保護(hù)區(qū)未能充分考慮未來(lái)氣候變化的影響。因此,面對(duì)未來(lái)氣候變化,這些保護(hù)區(qū)的保護(hù)成效可能會(huì)降低,甚至喪失。研究結(jié)果表明,秦嶺地區(qū)保護(hù)區(qū)體系保護(hù)羚牛適宜棲息地不充分,僅覆蓋了49.82%的當(dāng)前羚牛適宜棲息地,以及43.87%的未來(lái)適宜生境,尚有大量的適宜棲息地處于保護(hù)區(qū)之外。尤其是秦嶺西南地區(qū)的保護(hù)區(qū)(如娘娘山、板橋、盤(pán)龍等),預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化將導(dǎo)致這些保護(hù)區(qū)內(nèi)的羚牛適宜生境幾乎全部喪失,失去對(duì)羚牛的有效保護(hù)功能。當(dāng)前,需加強(qiáng)位于寧陜縣南部(皇冠山和平河梁)和柞水縣(牛背梁)的保護(hù)區(qū)應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化的適應(yīng)能力建設(shè),因?yàn)檫@些區(qū)域已有羚牛種群活動(dòng)[54—55],但與秦嶺地區(qū)整體保護(hù)區(qū)體系相分隔,且預(yù)測(cè)未來(lái)這些保護(hù)區(qū)內(nèi)及周邊羚牛適宜生境將會(huì)增加。

脆弱性評(píng)估有助于找出氣候變化導(dǎo)致哪些區(qū)域適宜生境發(fā)生變化,為制定適應(yīng)氣候變化保護(hù)對(duì)策提供建議[58]。適應(yīng)性保護(hù)對(duì)策應(yīng)該注重生境脆弱區(qū)域,因?yàn)闅夂蜃兓o這些區(qū)域帶來(lái)較大影響,適宜生境將會(huì)喪失且破碎化,對(duì)棲息在這些區(qū)域的羚牛種群構(gòu)成嚴(yán)重威脅。同時(shí),應(yīng)該關(guān)注適宜生境沒(méi)有發(fā)生變化的區(qū)域,這些區(qū)域是羚牛躲避未來(lái)氣候變化的庇護(hù)所[59],有助于維持種群在此區(qū)域長(zhǎng)期生存。

5 保護(hù)對(duì)策

秦嶺地區(qū)是全球生物多樣性最具代表性的區(qū)域之一,保護(hù)好秦嶺是我國(guó)對(duì)世界生物多樣性保護(hù)的貢獻(xiàn)和責(zé)任?！渡锒鄻有员Ｗo(hù)戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃(2011—2030年)》將氣候變化背景下瀕危物種脆弱性評(píng)估工作,列為優(yōu)先行動(dòng)計(jì)劃[31]。然而,目前我國(guó)脆弱性評(píng)估工作仍處于探討、介紹的層面,對(duì)評(píng)估方法的認(rèn)識(shí)存在不足。本研究開(kāi)展秦嶺地區(qū)羚牛生境脆弱性評(píng)估工作,提出羚牛適應(yīng)未來(lái)氣候變化的保護(hù)性對(duì)策,以期為該區(qū)域羚牛保護(hù)和國(guó)家公園建設(shè)提供指導(dǎo)依據(jù)?；谘芯砍晒?就羚牛應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化的保護(hù)工作,提出以下幾點(diǎn)建議：

1)考慮將適宜生境納入國(guó)家公園

羚牛作為大熊貓重要伴生物種,其適宜生境也是大熊貓生存的重要棲息地。當(dāng)前秦嶺地區(qū)保護(hù)區(qū)保護(hù)羚牛棲息地不充分,在周至縣、寧陜縣存在大量的羚牛適宜棲息地處于保護(hù)空缺狀態(tài)(圖3),需進(jìn)一步完善保護(hù)區(qū)體系分布。國(guó)家公園試點(diǎn)為重新審視秦嶺地區(qū)已建立保護(hù)區(qū)體系提供了前所未有的機(jī)遇。因此,我們建議除將當(dāng)前已建立起的保護(hù)區(qū)范圍納入國(guó)家公園外,考慮將羚牛適宜生境保護(hù)空缺區(qū)域一同納入國(guó)家公園范圍,提升國(guó)家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性。

2)建立生態(tài)廊道

棲息地破碎使秦嶺地區(qū)羚牛形成了多個(gè)局域種群,提前規(guī)劃羚牛遷徙到庇護(hù)所的生態(tài)廊道,減少遷移阻障,有助促進(jìn)種群相互交流和擴(kuò)散。生態(tài)廊道構(gòu)建及選址(圖3；C1—C5)見(jiàn)本文3.5部分。

3)增強(qiáng)物種適應(yīng)氣候變化能力

減少非氣候因素帶來(lái)的影響(如外來(lái)人類(lèi)活動(dòng)干擾、環(huán)境污染、入侵物種、疾病等),有助于增強(qiáng)羚牛適應(yīng)氣候變化能力。如春秋季節(jié)是羚牛垂直遷徙季節(jié),也是人類(lèi)活動(dòng)較多的季節(jié)(如采藥、放牧、挖竹筍等),提前預(yù)判人類(lèi)活動(dòng)集中區(qū)域,加大巡護(hù)力度。

4)加強(qiáng)野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)

在制定總體規(guī)劃時(shí),多數(shù)保護(hù)區(qū)沒(méi)有考慮未來(lái)氣候變化給野生動(dòng)物帶來(lái)影響。同樣,科研人員、管理人員也沒(méi)有完全明白野生動(dòng)物如何響應(yīng)氣候變化,該采取怎樣的措施來(lái)緩解氣候變化帶來(lái)的不利影響。因此,建議國(guó)家公園建立長(zhǎng)期系統(tǒng)的野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)計(jì)劃,全面收集氣候變化影響野生動(dòng)物的數(shù)據(jù)。

6 總結(jié)

本研究以秦嶺地區(qū)羚牛作為研究對(duì)象,分析氣候變化對(duì)其棲息地當(dāng)前和2050s年分布格局的影響,討論已建立的保護(hù)區(qū)體系面對(duì)未來(lái)氣候變化的保護(hù)成效及其空缺。期待國(guó)家公園規(guī)劃時(shí)考慮氣候變化帶來(lái)的影響,制定長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)的生物多樣監(jiān)測(cè)計(jì)劃。