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大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)是全球生物多样性保护旗舰物种,目前仅生存在中国四川、陕西、甘肃三省六个孤立的山系中,它的保护得到了全球的关注。栖息地选择研究是制定有效保护和管理策略的基础,物种对不同环境变量的响应通常是在不同尺度上发生的,以往的研究中研究者通常忽视这一点,在主观选定的单一尺度上构建栖息地选择模型,这可能会降低栖息地模型的有效性,得出错误的结论。人类活动引起的气候变化已经导致了许多物种的灭绝,其也已成为二十一世纪威胁生物多样性的主要因素之一。大熊猫分布狭窄、食性单一、迁移能力弱、对人类活动敏感,这些都使大熊猫受气候变化的影响更大。预测未来气候变化情景下大熊猫栖息地的变化趋势对于主动制定保护管理策略具有重要意义,也是研究的热点。但是,在预测气候变化对物种分布影响研究过程中,预测变量的选择、变量尺度的选择、生态位模型(也称物种分布模型、栖息地适宜性模型)的选择、大气环流模型的选择、模型参数的设置、栖息地适宜性二值化为栖息地与非栖息地时阈值的选择都对气候变化对物种栖息地影响的评估结果有显著影响。目前,尚没有研究从优化建模过程的角度降低大熊猫气候影响研究中评价结果的不确定性。为此本研究使用物种分布模型、地理信息系统、景观生态学等技术手段,基于邛崃山第四次大熊猫调查数据,进行了以下主要研究,并获得了相应的结果:1.大熊猫多尺度栖息地适宜性研究从MODIS时间序列遥感影像中提取物候指数,结合优化最大熵Maxent较成功地模拟了邛崃山系林下层竹子分布;尺度分析表明大熊猫对栖息地因子的响应在不同的空间尺度上,例如海拔(250m)、道路密度(6000m)、竹子比例(500m)、郁闭针叶林最大斑块指数(2000 m)及坡度(2000 m);基于AUC与CBI模型评价指标,多尺度模型的表现优于单尺度模型;在栖息地适宜性预测结果方面,多尺度模型与单尺度模型存在差异,overlap 指数在 0.718~0.917.2.机器学习与传统统计方法在大熊猫多尺度栖息地建模中的比较随机森林尺度优化表明环境变量在相对较小尺度(≤2000 m)或在相对较大尺度(≥5000m)上影响大熊猫的出现,不同尺度优化方法在尺度选择上有差异,但差异不大;随机森林多尺度模型表现显著优于传统统计方法-逻辑斯蒂模型,随机森林多尺度模型在大熊猫栖息地适宜性预测结果中表现出更高的异质性,逻辑回归的适宜性预测结果呈现平滑、单调的格局。3.气候变化对大熊猫栖息地适宜性的影响到2041~2070年,在未来不同气候变化情景下大熊猫主食竹适宜栖息地面积将会减少,减少比例约6.93%~12.95%,减少地区主要是邛崃山系东部的低海拔区域;结合尺度优化与经参数优化调整后,集合模型的表现在AUC,TSS,CBI三个指标上都明显优于单算法模型及默认参数的Maxent模型(其他研究中最常使用的);在三种不同温室气体排放情景(ssp126,ssp370,ssp585)下,适宜性降低的大熊猫适宜栖息地面积分别为981、1784、2274 km2,其中适宜性轻度退化的面积占比最大,分别为818、1251、1580 km2,而适宜性增加的栖息地面积却非常少(0~19 km2)。对比优化集合模型与默认参数的Maxent模型预测结果发现,默认参数Maxent预测三种情景下适宜性降低的栖息地面积分别为750、1951、2908 km2,不确定性显著高于集合模型预测结果。4.气候变化背景下邛崃山大熊猫种群连通性评估基于栖息地适宜性集合模型预测结果,使用了两种连接度模拟方法—阻抗核估计(Resistantkernel)与阶乘最小成本路径分析(Factorial least-cost analysis)分别模拟了当前和未来气候情景下种群整体连通性和大熊猫出现点之间的长距离扩散廊道。研究发现,在10000单位成本移动能力下,目前邛崃山大熊猫种群连通性良好,所有种群斑块都可以通过长距离移动(50000单位成本)连接起来;随着气候变化,种群斑块景观百分比和最大斑块指数均会显著下降,下降比例分别为10.94~21.94%及6.03~14.99%,最大面积斑块受气候变化的影响小于其他小面积斑块;气候变化将导致分布于天全县的种群斑块与分布于汶川、大邑、芦山、宝兴四地的大种群斑块失去连接;至少存在6处当前情景下可以作为廊道的区域在气候变化下将退化为屏障。本研究从尺度优化角度提升了栖息地模型在保护管理实践中的有效性,从优化建模过程的角度降低了气候变化对大熊猫栖息地影响评估结果的不确定性,在两者基础上评估了气候变化对种群连通性的影响。本研究希望本文的方法和结果可为大熊猫保护和管理部门制定决策提供参考。