山西褐马鸡种群分布及特性研究

侯海英

(山西林业职业技术学院实验林场，山西 太原 030013)

褐马鸡(Crossoptilonmantchuricum)又叫角鸡、褐鸡、黑雉等，中国特有种，种群数量较少。在我国分布区域狭窄，现主要分布在山西省管涔山、吕梁山，还见于河北省小五台山、北京密云地区及陕西省韩城黄龙山自然保护区。

褐马鸡现为山西省省鸟，被列为国家一级保护动物，CITES附录Ⅰ物种，属于世界濒危鸟类。山西地形地貌、气候、土壤和植被的复杂性，决定了褐马鸡栖息地和生境的多样性、多变性。掌握褐马鸡的分布模式和种群特性，对山西省乃至全国褐马鸡的保护和生态修复具有重要意义。笔者通过样线法和红外相机陷阱法调查褐马鸡分布点，选择环境变量进行相关性检验，使用最大熵模型分析和预测了褐马鸡物种潜在分布区，旨在为保护山西省褐马鸡提供参考依据。

1 研究区概况

山西省位于黄土高原东部，地处34°34′48″～40°43′24″N，110°14′36″～114°33′24″E.地势东北高，西南低。境内山脉连绵起伏，沟壑纵横，海拔多在1 000 m以上。最高蜂五台山主峰海拔3 062 m，海拔最低处垣曲县黄河谷地仅245 m，相对高差约2 817 m.气候属温带大陆性季风气候，全省平均气温3.7 ℃～13.8 ℃，呈自南向北、自盆地向高山递减之势。河流分属黄河和海河两大水系，除北部有少数汇水面积较小的支流自内蒙流入省境外，大部分河流呈辐射状自省境内向四周发散。生态环境的复杂和多样，导致野生动物栖息地生境类型十分丰富，从而为野生动物的繁衍提供了良好的条件。

山西省植被主要有3个分布区，即温带灌草丛和半干旱草原分布区，针叶林及中生的落叶灌丛为主、夏绿叶林为次的分布区，落叶阔叶林和次生落叶灌丛为主的夏绿阔叶林分布区。据2015年全国第九次森林资源清查，山西省森林面积321.09×104hm2，覆盖率20.5%.北部林区主要以云杉、华北落叶松为主，南部以油松、白桦、山杨林居多，森林分布极不平衡，天然次生林主要分布于山区。

2 研究方法

2.1 物种分布数据汇总

为建立模型，收集了2008年至2016年间野外考察所记录的所有相关物种分布点，共计124个。主要调查方法为样线法和红外相机陷阱法。

2.2 环境变量筛选

2.2.1 初始环境变量

共选择25个常用于预测生境适宜性的初始环境变量，见表1.生物气候变量，为WorldClim数据库中下载的19个气候变量数据;地形变量，包括海拔、坡度和坡向；植被变量，包括植被类型和植被覆盖率，这些指数能反映地表植被的分布状况；人类影响变量，即人类影响指数，该指数整合了人口居住地、土地利用类型、道路网络、基础设施建设等基本图层，可以代表人为活动对野生动物及其生境的总体干扰。利用ArcGIS软件将上述变量的数据精度统一重采样为30".

2.2.2 相关性和重要性分析

首先对上述初始环境变量进行成对相关性检验，若相关系数|r|≥0.75，则认为变量间存在相关性。由于不同环境变量对褐马鸡的影响存在差异，笔者利用上述25个初始环境变量对褐马鸡进行了预模拟，对每个变量的重要性进行了刀切分析(Jackknife analyses)。依据变量间的相关关系和每个变量的重要程度，为物种挑选合适的生态因子进行后续分析(表2)。

表1 预测野生动物栖息地分布的初始环境变量

表2 适合环境变量分析物种的生境分布

2.3 模型建立

使用最大熵模型(Maxent 3.4.1)分析和预测褐马鸡的物种潜在分布区。选取70%的个体出现点记录作为训练数据进行分部预测，剩下的30%个体出现点记录作为检验数据。使用AUC值评价模型表现，选择Logistic模式的模型计算结果，采用刀切分析法来分析每个环境变量对物种潜在分布影响的相对重要性。其余软件参数均使用默认值。此外，每个物种模型的重复运行类型选择交叉验证，次数为10次。计算10次交叉验证结果的平均生境适合度、AUC和环境变量重要性，作为物种分布概率的预测结果、模型精度和因子作用的评价指标。

为避免使用单一方法而降低模型可信度，采用最大训练敏感度、特性度(maximum training sensitivity plus specificity，MaxSS)和第十百分位训练存在(10th percentile training presence，TPTP)作为确定阈值的方法，将每个栅格的平均适宜性进行二值化处理，将生境划分为中度适宜和高度适宜两类。

3 结果

模拟褐马鸡生境分布结果显示，10次交叉检验的平均训练集AUC值为0.989±0.003(mean±SD，下同)，模型的拟合程度很高。刀切法分析了每个环境变量在预测褐马鸡潜在分布时的重要性(图1)，其中平均日较差(bio02)对褐马鸡的分布影响最大；最暖月最高气温(bio05)、植被平均覆盖率(veget_avg)、等温性(bio03)、气温季节变化(bio04)对褐马鸡的分布影响次之，但彼此之间差别较小；降水量季节变化(bio15)、人类影响指数(HII)等生态因子贡献相对较小。

图1 不同环境变量对褐马鸡生境分布的影响程度

模型预测的结果(图2)显示，褐马鸡适宜生境总面积为5 932 km2.其中，中度适宜的生境面积为3 853 km2(65%)，高适宜的生境面积为2 079 km2(35%)。从分布图来看，褐马鸡的适宜生境主要分布在吕梁山中部和南部、芦芽山、太岳山、中条山北部。高适宜生境主要集中在芦芽山和太岳山，并且成片分布。而在长治盆地北部的太行山脉地区生境破碎化严重，五台山东部也存在部分中度适宜生境，但与其它地区相隔很远，呈“岛屿化”现象。包含适宜生境的县级行政区主要有20个，即五寨县、宁武县、方山县、交城县、汾阳市、中阳县、交口县、隰县、蒲县、吉县、绛县、沁水县、阳城县、灵山县、霍州市、古县、沁源县、介休市、平遥县、和顺县；自然保护区有14个，即芦芽山国家级保护区、黑茶山国家级保护区、庞泉沟国家级保护区、五鹿山国家级保护区、灵空山国家级保护区、人祖山省级保护区、云顶山省级保护区、薛公岭省级保护区、管头山省级保护区、涑水河源头省级保护区、霍山省级保护区、绵山省级保护区、超山省级保护区、铁桥山省级保护区。

图2 山西省褐马鸡潜在生境分布图

4 讨论

由栖息地分布模式可以看出，褐马鸡物种生境破碎化现象明显。由于人类生产生活干扰或道路阻隔，栖息地呈点状分布，生态连通性较差，这些物种的生存面临“孤岛化”。破碎化的生境会阻碍野生动物的迁移扩散和基因交流，增加近交压力，进而影响种群的生存力。种群繁殖力退化，很可能导致褐马鸡绝灭。根据近几年的野外调查结果显示，山西境内的褐马鸡总数约为3 000只，河北为1 500只，北京东灵山约有500只，我国褐马鸡总数约5 000只。虽然我省已经建立了一些以保护褐马鸡为主的自然保护区，但偷猎和拾取鸟卵的现象尚未杜绝。由于褐马鸡栖息地海拔低，更接近人类生活区域，因而人为干扰更为严重。因此，通过架设生态廊道连接良好的生境斑块十分必要。架设功能性连接廊道有利于构建野生动物种群监测与保护大区域生态网络，确保动物种群健康、稳定地增长。