基于Maxent模型的深圳湾鸟类热点生境判别及修复研究

 

摘    要：鸟类热点生境判别对于掌握鸟类空间分布格局、识别保护空缺及指引生境修复策略具有科学价值。采用最大熵模型确定深圳湾2000与2020年的鸟类热点生境，分析鸟类生境的变化及其与景观格局演变的关系。结果表明：

1)各环境因子对不同生态类群的鸟类影响程度各不相同，除鸣禽以外水源距离对其他类群鸟类的影响较大，其次为高程和年降水量；

2)2020年深圳湾的鸟类热点生境占总研究区的3%(22km2)，呈现从自然保护区向城市内陆逐渐减少的趋势，存在2km2的保护空缺；

3)20年间深圳湾鸟类的热点生境减少了7%，热点生境下降的地区主要集中在深圳湾沿海滩涂、香港山贝河与屯门河流域中，且猛禽与游禽的生境退化最为严重；

4)鸟类热点生境面积随斑块的数量、密度、形状与用地类型等景观指数的增加而降低，景观破碎化和景观连通性降低是导致鸟类生境退化的主要原因。研究为深圳湾鸟类多样性保护及生境修复提供了参考，对粤港澳大湾区协同生态保护与城市建设的关系具有重要意义。

 

 

生物多样性是生物圈持续进化的结果，不仅是生态系统服务的自然基底，也是人类社会赖以生存的保障[1]。随着现代城市建设的发展与人口数量的增长，全球生物多样性遭受了前所未有的破坏[2]。然而，城市也是人类与生物群落并存的区域，蕴藏着生物多样性保护的巨大潜力[3]。对城市区域的生物空间分布格局进行模拟，识别生物热点生境，可据此划定生物多样性重点保护区域，为相关物种的生境修复提供科学依据。

 

鸟类分布的范围较广，对环境的敏感性高，因此常作为生物多样性的重要指示类群[4]。学界对鸟类多样性的研究从鸟类群落的组成与结构调查开始，进一步扩展到鸟类多样性与生境的关系，以及人类活动对鸟类多样性的影响等[5-7]。在鸟类生境的研究中，学者对生境的判别与选择、生境质量的评价与生境修复策略等方向进行了多维度的探讨，且生境修复策略的提出通常建立在生境判别与评价的研究基础上[8-11]。

 

在研究方法上，物种分布模型中的最大熵模型(Maximum Entropy Model，Maxent)以生态位模型为理论基础，通过确定物种和环境之间的稳定关系估计物种的分布[12]。该模型仅需要物种“出现点”数据，从而规避了物种“非出现点”数据难以获取的问题，同时能输出高精度的模拟结果，因此成为物种分布研究的有效工具[13-14]，被广泛应用于入侵物种的分布预测[15]、珍稀濒危物种的生境评价[16]、气候变化对物种分布的影响[17]、物种保护空缺[18]等研究中。

 

深 圳 湾 位 于 东 亚 - 澳 大 利 亚 候 鸟 迁 飞 区(EAAF)的中点上，沿岸的深圳福田红树林自然保护区与香港米浦国际重要湿地为高密度城市群中不可多得的鸟类栖息地。但仅一水之隔，为何鸟类在上述2个保护区域的分布种群及数量存在较大差异？针对深圳湾区域的鸟类研究中，早期学者多对不同时间序列下物种组成、生态类群和数量动态等基础数据进行分析[19-21]，近年来鸟类生态健康评价与承载力评估等量化方法也得到了部分学者的应用[22-23]。但在鸟类空间分布格局方面的研究仍存在较大的空白，而运用物种分布模型方法能够弥补上述研究的不足，对深圳湾的生态环境优化具有关键意义。

 

1  研究区概况

 

深 圳 湾 ( 后 海 湾 ) 位 于 香 港 特 别 行政 区 和 深 圳 特 区 之 间 ， 地 理 坐 标 范 围为 东 经 1 1 3 ° 5 1 ′ ~ 1 1 4 ° 2 0 ′ 、 北 纬22°20′~22°39′，包括深圳湾内的海域，以及深圳市的南山区、福田区、罗湖区和香港特别行政区的屯门区、元朗区、北区6个行政区的陆地区域，总面积785.74km2(图1)。

研究区中心分布着深圳福田红树林国家级自然保护区和香港米浦国际重要湿地，为高密度城市与湿地协同共生的典范，是粤港澳大湾区蓝绿生态网络上的重要节点。每年为数以万计的候鸟提供了停歇地和越冬地，对国际生物多样性的保护具有较高的战略价值。