基于“源-汇”景观动态探究生境破碎化对大熊猫的影响机制

Habitat fragmentation has become a topical issue in ecology and conservation biology. Understanding how habitat fragmentation affecting wildlife’s space use will promote effective management and critical assessment of wildlife habitats. However, most fragmentation studies relied solely on landscape pattern analysis or species niche traits, without Integrating of landscape pattern and ecological processes, to make inference on ecological consequences of habitat fragmentation, and therefore could not answer the question of how fragmentation patterns affect wildlife significantly. With the rapid development of landscape ecology, source-sink landscape theory has become an effective approach integrating landscape pattern and ecological processes. Originated from ecological-balancing theory, source-sink landscape theory assigns ecological values to landscape structural elements and analyze the relation between patterns and processes. In this research, we will quantify the patterns of habitat fragmentation for giant pandas in Qinling Mts. based on source-sink landscape theory. We build a source-sink landscape dynamics model for giant pandas’ habitat and integrate with habitat utilization dynamics of giant pandas in the past 30-years. Through the model, we evaluate the threshold effects of habitat fragmentation on giant pandas, and therefore gain important mechanistic insights into the effects of habitat fragmentation on giant pandas, which would greatly improve the effectiveness of habitat management as well as corridor design for giant pandas.

生境破碎化是生态学和保护生物学研究领域中的热点问题。明确生境破碎化对大熊猫空间利用的影响机制，对科学有效地开展栖息地保护与质量评价具有重要意义。但受制于传统理论及方法，大多数生境破碎化研究仅依靠景观格局指数的计算分析，或者借助于物种生境选择特征来探讨破碎化对物种的影响，没有考虑景观格局-生态过程的耦合关系，因而无法回答‘什么样的破碎化格局会对动物造成显著影响’这一经典问题。“源-汇”景观理论从格局和过程出发，将传统意义上的景观赋予过程含义，通过分析源汇景观在空间上的平衡来探讨影响生态过程的机理，被认为是研究景观格局-生态过程耦合的有效途径。本研究拟应用“源-汇”景观理论，量化大熊猫生境的功能破碎化特征，构建栖息地“源-汇”景观动态模型，并与大熊猫空间利用动态模型进行耦合，分析生境破碎化格局对大熊猫空间利用的影响机制及阈值效应，推动大熊猫栖息地生态学理论及栖息地有效保护与廊道建设科学发展。

生境破碎化是当前野生动物生存面临的最大威胁，也是生态学和保护生物学研究领域中备受关注的热点问题之一。多数生境破碎化研究仅仅依靠景观结构格局或物种生境选择特征来评估破碎化对物种的影响，难以解释破碎化影响物种生态过程的内在机理。“源-汇”景观理论反映的是景观的功能异质性格局，与生态过程的驱动要素变化密切相关，被认为是研究景观格局与生态过程耦合关系的有效途径。本研究以秦岭大熊猫及栖息地为研究对象，首先采用地理加权回归模型对大熊猫空间分布和利用与栖息地格局特征进行耦合，以确定影响大熊猫的环境空间异质特征及尺度效应，然后应用智能体建模技术构建大熊猫栖息地 “源-汇”景观动态模型，分析景观结构和功能破碎化对大熊猫空间利用的影响机制。GWR分析结果表明，不同环境因素对秦岭大熊猫空间分布与利用的影响表现出显著空间异质性并形成明显分区；大熊猫栖息地“源-汇”景观模型结果表明，虽然大熊猫种群数量在不同栖息地条件下存在较大差异，但在未来100年内总体上均能大致稳定。但景观“源-汇”空间格局模拟则显示，各自然保护区和廊道的“源-汇”属性及强度在不同的场景条件下具有不同空间格局，且其“源-汇”属性和强度会受栖息地破碎化的影响而发生相应的变化。“源-汇”景观连通性分析表明，大熊猫在相邻区域之间迁移扩散的方向和强度受栖息地破碎化和廊道的影响，大多数相邻区域之间大熊猫的流通量明显减小。在破碎化条件下，大熊猫主要以佛坪、长青、黄柏源、老县城等自然保护区为中心向东西两侧和北侧扩散。在未来气候及环境变化条件下，秦岭中部地区的大熊猫面临的竞食压力可能减小，但秦岭东部地区大熊猫面临的竞食压力可能增加。以上研究说明，秦岭大熊猫保护管理应加强边缘局域种群与核心种群间的走廊带建设，包括保护区外的大熊猫栖息地的保护与质量提升，并在大熊猫生活史的关键时期要减轻各种人为活动对走廊带栖息地的干扰影响及其尺度效应。