陆栖哺乳动物类群空间格局分析方法研究

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动物群落内多个物种的分布模式体现出的规律性构成了动物类群的空间格局。这种空间格局是类群中动物与生境环境之间及类群之间长期相互作用的结果,既反映了动物对环境资源的利用和适应能力,也反映了动物的生物学特性及竞争、捕食、共生等物种间相互作用的结果。动物分区是类群分布格局在地理空间大尺度范围上的一个重要总结,而动物类群间相互作用关系也是类群的空间分布格局形成的重要原因。本文根据我国陆栖哺乳动物分布的空间关系特征研究动物类群分区方法和类群空间格局分析方法,并以中国大陆为例进行方法实证研究。通过物种分布范围的共存及差异情况将地理空间分成若干个生物区域,最大限度地提高动物分区内的同质性并使区域间的差异最大化。构建物种关系网络分析我国陆栖哺乳动物的物种间关联关系和物种分布空间格局。主要的研究内容包含以下几个方面:(1)中国陆栖哺乳动物分布特征分析。收集资料总结了我国哺乳动物目、科、属、种各级物种组成、数量及我国特有物种数量,总结了我国哺乳动物受自然环境影响在三大自然区的分布特征。根据我国陆栖哺乳动物空间分布数据统计单元网格内陆栖哺乳动物的空间丰富度,总结我国各地陆栖哺乳动物的物种多样性情况。以目一级为单位统计我国陆栖哺乳动物在全国范围内的分布情况,分析各目级动物在我国的分布特征。(2)基于层次聚类的哺乳动物类群分区方法研究。依据分布图的边密度特性建立研究区域的多尺度基础单元,空间连接基础单元和物种分布图,得到基础单元上有无物种的二元矩阵,并以此计算两两基础单元间的SΦrensen相异系数,得到基础单元的距离矩阵。通过距离矩阵用不同的簇连接方法对基础单元进行聚合层次聚类,选择同表型相关系数最高的聚类树。再选择最优轮轮廓系数对应的簇裁剪个数,将基础单元聚类为12个簇和5个簇,对应地划分为5个动物地理区和12个亚区。并将本文的分区结果与已有动物地理区划相比较,分析两者的共同点和不同点。(3)基于网络社群检测的类群空间格局分析方法研究。设计衡量物种相关性强弱的“共有面积占比”指标,计算两两物种间的相关性,得到物种邻接矩阵。根据物种邻接矩阵构建物种有向关系网络图。再通过网络结构计算每个物种节点的点度中心度、接近中心度和中介中心度值,重点分析在网络中起重要作用的物种及其分布情况。通过信息流编码压缩法对物种关系网络进行紧密社群识别,得到15个社群,并讨论其分布特性。计算各社群的图密度值并与原始网络图密度值比较。绘制一级社群网络图并分析社群间的关联结构。划分研究区域为基础网格,确定每个网格单元上权重最大的社群,得到物种社群基础上的动物分区。本文分区结果与已有动物地理区划在青藏高原-西北-内蒙古高原-东北一带分区边界十分相似,分区方法具有科学性,直接利用陆栖哺乳动物分布数据量化分析得到动物分区更具客观性、精确性。信息流编码压缩法识别得的15个社群的图密度值均远大于原始网络图密度值,社群检测结果合理。位于我国内陆核心区域的华南、青藏区、西北、东北对应的4个社群物种数多,相互间的联系密切。位于研究区边界的较孤立小社群物种数较少且分布集中,地方特殊性明显。本文提出的动物分区方法和利用关系网络进行物种关系探测方法具有科学性、可重复性高,在相关领域具有一定的借鉴意义。
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