将化石分布数据纳入埃尔鹿(Rucervus eldii,McClelland 1842)的物种分布模型中,有助于提升其保护前景

《Global Ecology and Conservation》:Incorporating fossil distribution data into Eld’s deer ( Rucervus eldii, McClelland 1842) Species Distribution Models improves their conservation prospects.

【字体: 时间:2025年12月24日 来源:Global Ecology and Conservation 3.4

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  本研究整合化石、历史与现代分布数据构建物种分布模型(SDM),评估 Eld’s deer 在当前及未来气候情景(SSP1-2.6 和 SSP5-8.5)下的栖息地适宜性。结果显示,仅依赖现代数据可能低估其环境耐受度,而整合化石数据后显著扩展了适宜范围,为保护策略提供优化依据。摘要后跟分隔符:

  
该研究聚焦于东南亚濒危鹿类物种 Eld’s deer(梅花鹿)的栖息地适应性及气候变化对其分布的影响。研究团队通过整合化石记录、历史分布数据与现代观测数据,构建了多时间尺度下的物种分布模型(SDMs),揭示了该物种在当前及未来气候情景下的潜在栖息地范围,为制定更精准的 conservation strategies 提供依据。

### 核心研究框架与发现
1. **数据整合策略**
研究首次系统整合了 Eld’s deer 的多源时空数据:
- **化石记录**(更新世至全新世):包含33个化石点位,涵盖从 Last Interglacial(约13万年前)到 late Holocene(公元前420年-公元0.3年)的7个关键气候阶段。
- **历史数据**(1892-1950年):通过文献综述和博物馆藏品补充,确认了该物种在印度、缅甸、泰国等七国的历史分布。
- **现代数据**(1950年至今):基于IUCN红色名录和实地调研,定位了12个关键保护区及现有种群。

2. **气候变量筛选与模型构建**
选取了4项生物气候变量(BIO4-7)和地形参数(海拔)作为预测因子,通过逐步排除多共线性变量(VIF>3),最终确定最大温度(BIO5)、降水量(BIO16/BIO17)和海拔为关键指标。研究采用Maxent模型,通过 presence-background 方法平衡数据偏差,并通过 spatial blocking 技术减少空间自相关影响。

3. **模型性能验证**
三组模型(现代/现代+历史/现代+历史+化石)均表现出优异的预测能力:
- AUC值从0.85(现代)提升至0.91(现代+历史+化石),CBI值均超过0.9,验证了模型可靠性。
- Jackknife测试显示,BIO5(最热月最高温)和海拔对模型贡献度最高,温度季节波动(BIO4)影响最小。

### 关键结果与生态启示
1. **当前栖息地适应性局限**
基于现代数据的模型显示,Eld’s deer 的栖息地高度破碎化且局限于保护区内(如缅甸的Chatthin保护区、老挝的Xonnabouly保护区)。例如:
- 印度曼尼普尔的Loktak湖湿地仅部分符合现代气候参数(BIO5=32-35°C),但化石数据表明其历史适宜性范围更广(BIO5<40°C)。
- 泰国中部的高原区域(如Khorat Plateau)因BIO5(最热月最高温)限制,现代模型未标记为适宜区,但化石数据支持其作为气候缓冲区的潜力。

2. **历史与化石数据揭示的生态位扩展**
- **温度适应性**:化石数据表明Eld’s deer 可耐受最热月最高温达40°C(现代数据仅至35°C)。
- **降水耐受性**:引入化石记录后,降水量阈值从现代模型的500mm/湿季扩展至1050mm,揭示物种对季风降水模式的适应性更广。
- **海拔适应性**:模型显示适宜海拔从现代数据的0-100米扩展至0-480米,印证了其历史上占据高山草甸的证据。

3. **未来气候情景的对比分析**
在SSP1-2.6(低排放)与SSP5-8.5(高排放)两种情景下:
- **SSP1-2.6(2100年升温1.8°C)**:缅甸若开邦的潞江三角洲( Irrawaddy Delta)因季风减弱导致适宜性下降35%,但通过化石数据补充的模型仍识别出北部高原(如Nagaland)作为潜在避难所。
- **SSP5-8.5(2100年升温4.4°C)**:泰国东北部的高原区域(如Phanom Dong Rak)因海拔效应可缓冲2-3°C的升温,成为未来适宜性最高的区域之一。
- **关键发现**:化石数据使模型预测的适宜区面积扩大2.8倍(从现代模型的12,000 km2增至33,000 km2),并揭示出老挝北部、柬埔寨东部等现代研究空白区。

4. **保护策略优化方向**
- **种群再连接**:在泰国中部(如Khorat Plateau)和缅甸掸邦(Shweettaw Sanctuary)建立跨保护区走廊,利用模型预测的气候缓冲区实现遗传交流。
- **适应性管理**:针对印度曼尼普尔种群,需评估Loktak湖湿地是否为短期避难所(当前适宜性评分0.72)或需主动迁移至中央邦的 dry dipterocarp forest(预测适宜性0.89)。
- **威胁缓解**:在老挝万象至柬埔寨暹粒的铁路沿线(模型显示适宜性0.68-0.75),加强反盗猎措施并恢复季风林植被(BIO16需>650mm)。

### 理论创新与实践价值
本研究突破传统SDM仅依赖现代数据的局限,通过引入化石记录重构了物种的历史生态位( niche conservatism)。具体贡献包括:
1. **多时间尺度验证**:首次将末次冰期(130万年前)至现代(2020年)的连续气候数据纳入鹿类分布模型,揭示物种在剧烈气候波动(如冰期-间冰期)中的适应性进化。
2. **气候韧性评估**:发现化石数据支撑的模型在SSP5-8.5情景下仍保留42%的历史适宜区(现代模型仅11%),为极端气候变化下的种群存活提供理论依据。
3. **技术方法升级**:开发"spatial thinning"算法(基于个体7.5公里活动范围),将数据点密度从每平方公里0.3降至0.08,同时保持预测精度(AUC损失<2%)。

### 局限与未来方向
1. **数据瓶颈**:化石记录在东南亚大陆分布不均(缅甸占67%,印度仅12%),需加强考古发掘与分子钟校准。
2. **模型简化**:未纳入人类活动指标(如道路密度、农业扩张),后续研究应整合HDI指数提升预测精度。
3. **跨学科整合**:建议结合LiDAR地形数据和遥感植被指数(如NDVI波动范围),量化实际栖息地异质性。

该研究为全球生物多样性热点区的旗舰物种保护提供了方法论范本,其多源数据融合框架可推广至其他濒危有蹄类动物(如高鼻羚羊、黑鹿)的研究,特别是在应对未来2.5-4.5°C升温的适应性管理方面具有普适价值。
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