山西褐馬雞種群分布及特性研究

侯海英

(山西林業職業技術學院實驗林場，山西 太原 030013)

褐馬雞(Crossoptilonmantchuricum)又叫角雞、褐雞、黑雉等，中國特有種，種群數量較少。在我國分布區域狹窄，現主要分布在山西省管涔山、呂梁山，還見于河北省小五臺山、北京密云地區及陜西省韓城黃龍山自然保護區。

褐馬雞現為山西省省鳥，被列為國家一級保護動物，CITES附錄Ⅰ物種，屬于世界瀕危鳥類。山西地形地貌、氣候、土壤和植被的復雜性，決定了褐馬雞棲息地和生境的多樣性、多變性。掌握褐馬雞的分布模式和種群特性，對山西省乃至全國褐馬雞的保護和生態修復具有重要意義。筆者通過樣線法和紅外相機陷阱法調查褐馬雞分布點，選擇環境變量進行相關性檢驗，使用最大熵模型分析和預測了褐馬雞物種潛在分布區，旨在為保護山西省褐馬雞提供參考依據。

1 研究區概況

山西省位于黃土高原東部，地處34°34′48″～40°43′24″N，110°14′36″～114°33′24″E.地勢東北高，西南低。境內山脈連綿起伏，溝壑縱橫，海拔多在1 000 m以上。最高蜂五臺山主峰海拔3 062 m，海拔最低處垣曲縣黃河谷地僅245 m，相對高差約2 817 m.氣候屬溫帶大陸性季風氣候，全省平均氣溫3.7 ℃～13.8 ℃，呈自南向北、自盆地向高山遞減之勢。河流分屬黃河和海河兩大水系，除北部有少數匯水面積較小的支流自內蒙流入省境外，大部分河流呈輻射狀自省境內向四周發散。生態環境的復雜和多樣，導致野生動物棲息地生境類型十分豐富，從而為野生動物的繁衍提供了良好的條件。

山西省植被主要有3個分布區，即溫帶灌草叢和半干旱草原分布區，針葉林及中生的落葉灌叢為主、夏綠葉林為次的分布區，落葉闊葉林和次生落葉灌叢為主的夏綠闊葉林分布區。據2015年全國第九次森林資源清查，山西省森林面積321.09×104hm2，覆蓋率20.5%.北部林區主要以云杉、華北落葉松為主，南部以油松、白樺、山楊林居多，森林分布極不平衡，天然次生林主要分布于山區。

2 研究方法

2.1 物種分布數據匯總

為建立模型，收集了2008年至2016年間野外考察所記錄的所有相關物種分布點，共計124個。主要調查方法為樣線法和紅外相機陷阱法。

2.2 環境變量篩選

2.2.1 初始環境變量

共選擇25個常用于預測生境適宜性的初始環境變量，見表1.生物氣候變量，為WorldClim數據庫中下載的19個氣候變量數據;地形變量，包括海拔、坡度和坡向；植被變量，包括植被類型和植被覆蓋率，這些指數能反映地表植被的分布狀況；人類影響變量，即人類影響指數，該指數整合了人口居住地、土地利用類型、道路網絡、基礎設施建設等基本圖層，可以代表人為活動對野生動物及其生境的總體干擾。利用ArcGIS軟件將上述變量的數據精度統一重采樣為30".

2.2.2 相關性和重要性分析

首先對上述初始環境變量進行成對相關性檢驗，若相關系數|r|≥0.75，則認為變量間存在相關性。由于不同環境變量對褐馬雞的影響存在差異，筆者利用上述25個初始環境變量對褐馬雞進行了預模擬，對每個變量的重要性進行了刀切分析(Jackknife analyses)。依據變量間的相關關系和每個變量的重要程度，為物種挑選合適的生態因子進行后續分析(表2)。

表1 預測野生動物棲息地分布的初始環境變量

表2 適合環境變量分析物種的生境分布

2.3 模型建立

使用最大熵模型(Maxent 3.4.1)分析和預測褐馬雞的物種潛在分布區。選取70%的個體出現點記錄作為訓練數據進行分部預測，剩下的30%個體出現點記錄作為檢驗數據。使用AUC值評價模型表現，選擇Logistic模式的模型計算結果，采用刀切分析法來分析每個環境變量對物種潛在分布影響的相對重要性。其余軟件參數均使用默認值。此外，每個物種模型的重復運行類型選擇交叉驗證，次數為10次。計算10次交叉驗證結果的平均生境適合度、AUC和環境變量重要性，作為物種分布概率的預測結果、模型精度和因子作用的評價指標。

為避免使用單一方法而降低模型可信度，采用最大訓練敏感度、特性度(maximum training sensitivity plus specificity，MaxSS)和第十百分位訓練存在(10th percentile training presence，TPTP)作為確定閾值的方法，將每個柵格的平均適宜性進行二值化處理，將生境劃分為中度適宜和高度適宜兩類。

3 結果

模擬褐馬雞生境分布結果顯示，10次交叉檢驗的平均訓練集AUC值為0.989±0.003(mean±SD，下同)，模型的擬合程度很高。刀切法分析了每個環境變量在預測褐馬雞潛在分布時的重要性(圖1)，其中平均日較差(bio02)對褐馬雞的分布影響最大；最暖月最高氣溫(bio05)、植被平均覆蓋率(veget_avg)、等溫性(bio03)、氣溫季節變化(bio04)對褐馬雞的分布影響次之，但彼此之間差別較小；降水量季節變化(bio15)、人類影響指數(HII)等生態因子貢獻相對較小。

圖1 不同環境變量對褐馬雞生境分布的影響程度

模型預測的結果(圖2)顯示，褐馬雞適宜生境總面積為5 932 km2.其中，中度適宜的生境面積為3 853 km2(65%)，高適宜的生境面積為2 079 km2(35%)。從分布圖來看，褐馬雞的適宜生境主要分布在呂梁山中部和南部、蘆芽山、太岳山、中條山北部。高適宜生境主要集中在蘆芽山和太岳山，并且成片分布。而在長治盆地北部的太行山脈地區生境破碎化嚴重，五臺山東部也存在部分中度適宜生境，但與其它地區相隔很遠，呈“島嶼化”現象。包含適宜生境的縣級行政區主要有20個，即五寨縣、寧武縣、方山縣、交城縣、汾陽市、中陽縣、交口縣、隰縣、蒲縣、吉縣、絳縣、沁水縣、陽城縣、靈山縣、霍州市、古縣、沁源縣、介休市、平遙縣、和順縣；自然保護區有14個，即蘆芽山國家級保護區、黑茶山國家級保護區、龐泉溝國家級保護區、五鹿山國家級保護區、靈空山國家級保護區、人祖山省級保護區、云頂山省級保護區、薛公嶺省級保護區、管頭山省級保護區、涑水河源頭省級保護區、霍山省級保護區、綿山省級保護區、超山省級保護區、鐵橋山省級保護區。

圖2 山西省褐馬雞潛在生境分布圖

4 討論

由棲息地分布模式可以看出，褐馬雞物種生境破碎化現象明顯。由于人類生產生活干擾或道路阻隔，棲息地呈點狀分布，生態連通性較差，這些物種的生存面臨“孤島化”。破碎化的生境會阻礙野生動物的遷移擴散和基因交流，增加近交壓力，進而影響種群的生存力。種群繁殖力退化，很可能導致褐馬雞絕滅。根據近幾年的野外調查結果顯示，山西境內的褐馬雞總數約為3 000只，河北為1 500只，北京東靈山約有500只，我國褐馬雞總數約5 000只。雖然我省已經建立了一些以保護褐馬雞為主的自然保護區，但偷獵和拾取鳥卵的現象尚未杜絕。由于褐馬雞棲息地海拔低，更接近人類生活區域，因而人為干擾更為嚴重。因此，通過架設生態廊道連接良好的生境斑塊十分必要。架設功能性連接廊道有利于構建野生動物種群監測與保護大區域生態網絡，確保動物種群健康、穩定地增長。