人类活动与气候变化对中国林麝 (Moschus berezovskii) 的影响

《Biology》：Impact of Human Activities and Climate Change on Chinese Forest Musk Deer (Moschus berezovskii) Du Xu, An-Bang Cui, Xu-Lu Ming, Yu-Lu Fei, Xue-Rui Yang and Wen-Bo Li

　　

理解气候变化和人类活动如何影响野生动物栖息地对于有效保护至关重要。林麝 (Moschus berezovskii) 是中国分布广泛的物种，但其栖息地在环境变化和人为干扰下日益受到威胁。在本研究中，研究人员利用最大熵模型 (MaxEnt) 预测了气候变化和人为干扰下林麝当前及未来的适宜栖息地。研究发现，林麝偏好植被茂密且人类活动较少的区域，尤其是山区。在未来，适宜栖息地可能向高海拔和中国西南部转移，而低地和沿海地区的栖息地可能会萎缩。这些结果表明，保护森林、限制人类干扰以及维持栖息地的连通性对于林麝的长期保护具有重要意义。

研究背景与意义

生物多样性格局和物种分布日益受到环境变化和社会经济发展的共同影响。自20世纪50年代以来，全球人口快速增长和经济扩张加剧了人类系统与自然生态系统间的相互作用，导致广泛的景观转变。土地利用变化（如农业扩张、城市发展和交通基础设施建设）已成为全球陆地栖息地改造的主要驱动力之一，通过改变适宜生境的数量和质量影响物种的存续。与此同时，气候变化正在重塑温度和降水机制，迫使许多物种沿纬度和海拔梯度调整其分布范围。然而，当环境变化的速率超过物种的适应或迁移能力时，可能导致局部灭绝风险增加。中国作为世界上第二大经济体，拥有复杂的生态环境和高度的生物多样性，是研究这些相互作用的典型区域。林麝 (Moschus berezovskii) 是中国国家一级保护野生动物，被国际自然保护联盟 (IUCN) 列为濒危 (EN) 物种。历史上，由于栖息地改变、狩猎压力和广泛的环境变化，其野生种群经历了显著下降。尽管圈养繁殖和保护措施在某些地区取得了成效，但环境条件和人类土地利用模式仍持续影响其当前的分布和长期栖息地适宜性。然而，以往的研究往往局限于单一物种或特定区域，且数据陈旧，未能充分反映多样气候和社会经济情景下的动态变化。因此，本研究旨在整合林麝的出现记录与更新的气候及人为变量，评估其在当前和未来情景下的栖息地适宜性，为平衡环境保护与社会经济发展提供科学依据。

关键技术方法

研究人员系统检索了国内外科学文献、新闻报道，并从全球生物多样性信息设施 (GBIF) 和 IUCN 红色名录下载了地理参考记录，筛选出1590个有效的林麝出现点。环境变量方面，整合了19个生物气候变量、归一化植被指数 (NDVI)、数字高程模型 (DEM) 以及人口密度 (PD)、国内生产总值 (GDP)、距道路距离和保护区 (PA) 分布等4个人为变量。利用环境生态位模型工具 (ENMTools) 进行空间滤波和相关性分析，筛选出6个自然因子和3个人为干扰因子。采用最大熵模型 (MaxEnt 3.4.4) 构建栖息地适宜性模型，设置75%的数据用于训练，25%用于测试，并通过自助法 (Bootstrap) 重复运行10次以确保稳健性。未来气候情景采用了耦合模式比较计划第六阶段 (CMIP6) 中的两种共享社会经济路径 (SSPs)：SSP1-2.6（低辐射强迫）和 SSP5-8.5（高辐射强迫），并利用 ArcGIS 10.8 计算了栖息地重心的迁移轨迹。

研究结果

3.1 林麝的适宜栖息地

模型的平均 AUC 值为 0.899 ± 0.001，表明预测性能优秀。在人为干扰因素中，NDVI 的贡献率最高（48.8%），其次是 GDP（34.6%）和人口密度（16.6%）。响应曲线显示，林麝偏好 NDVI 大于 0.8、GDP 值较低以及人口密度较小的区域。仅考虑人为因素时，高适宜区在不同指标下面积差异较大，其中 NDVI 影响下面积最大（约 90.10 × 10⁴km²），主要分布在华南地区；而人口密度影响下高适宜区面积最小（约 30.43 × 10⁴km²）。

3.2 当前气候下的适宜栖息地

在自然因素中，年降水量 (BIO12)、温度季节性变化 (BIO4) 和 DEM 的贡献率较高，分别为 43.5%、32.3% 和 13.3%。林麝生存的最佳年降水量范围为 750–1500 mm，最适海拔为 1500–3000 m，温度季节性变化在 500–600 时适宜性最高。当前气候条件下，林麝总适宜栖息地为 109.31 × 10⁴km²，其中高适宜区仅占 5.54 × 10⁴km²（5.07%），主要分布于川北、桂西北和甘南等地；中低适宜区则广泛分布于云南、贵州、四川中部等地。

3.3 未来气候下的适宜栖息地

未来气候情景预测显示，林麝的适宜栖息地总面积呈减少趋势。中适宜区减少最为显著（减少 9.09–28.29 × 10⁴km²），低适宜区也有所缩减，而高适宜区在 SSP5-8.5-2070s 情景下略有增加（增加 3.68 × 10⁴km²）。空间分布上，适宜栖息地预计向四川、青海和西藏交界的高海拔地区转移，云南和贵州的分布将收缩，沿海地区栖息地损失严重。栖息地重心分析表明，在所有未来情景下，重心均表现出明显的向西北方向移动的趋势，在 SSP5-8.5-2070s 情景下迁移距离最远，达到 492.49 km。

讨论与结论

本研究利用 MaxEnt 模型结合环境预测因子和出现数据，成功评估了林麝在中国的栖息地适宜性，模型 AUC 值证实了结果的可靠性。研究发现，NDVI 反映了林麝对森林环境的依赖，而 GDP 和人口密度则间接反映了土地利用强度和景观改造程度。林麝偏好海拔 1500–3000 m 的区域，这可能与高海拔地区人为干扰较少有关。与以往研究相比，本研究基于全国尺度的 1590 条记录，提供了更为精确的栖息地估计，并指出西南高山地区是应对气候变化的潜在避难所，而东南沿海平原地区则面临严重的生境丧失风险。

研究结论指出，影响林麝分布的主要自然环境因子为年降水量、温度和海拔，关键人为因子为 NDVI、GDP 和人口密度。当前林麝主要分布于西藏、四川、云南和广西等地。在未来气候情景下，适宜栖息地预计向高纬度（北）和高海拔（西）转移，沿海地区将大幅收缩。这些发现为中国林麝栖息地的管理和保护提供了科学基础，建议持续推进森林保护计划，减少人类活动扩张，并在高山和北部地区建立或扩大保护区，以应对气候驱动的栖息地位移。