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生物多样性评估挑战的层级占有率模型解决路径

吴春莹, Viorel D. Popescu, 季吟秋

生物多样性 2026, 34 (1): 25386-. DOI: 10.17520/biods.2025386

摘要（517）

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面对全球第六次生物大灭绝的严峻形势, 准确评估物种分布和种群动态已成为生物多样性监测中的紧迫任务。传统生物多样性监测方法常因生物学固有的不完全检测问题而导致估计偏差, 为生物多样性保护带来挑战。本文深入阐释层级占有率模型(hierarchical occupancy models, HOM)如何通过分离生态过程(占有率ψ)与观测过程(检测率P)的双层统计框架, 实现对不完全检测的无偏校正。重点论述该模型在整合多源异构数据、捕捉种群动态(定殖率γ与灭绝率ε)和同时分析多物种关联性方面的独特应用优势。其产出的真实占有率、动态参数及相关衍生指标, 是支持系统保护规划(systematic conservation planning, SCP)的高效、可理解且可审计的决策工具。本文同时剖析了模型应用中的关键挑战及应对策略, 以期为生态学研究者提供方法论参考, 并为管理者与决策者将模型输出转化为保护行动提供分析路径与依据。

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图4 物种多季节占有率动态与迁移趋势示意图。图中展示了基于模拟数据的某物种在2015-2019年间的季度动态(Q1-Q4分别代表第一至第四季度): 占有率ψ (蓝色实线)整体维持在0.6-0.8, 表明其在研究区域内持续保持较高存在率; 定殖概率γ (橙色点线)稳定在0.3-0.4, 略有上升, 反映其扩展能力较强; 灭绝概率ε (绿色虚线)维持在0.1-0.2, 提示可能存在栖息地干扰或环境压力。该图基于模拟数据绘制, 用于示意多季节层级占有率模型在揭示物种动态方面的应用。R代码见附录2。

正文中引用本图/表的段落

该模型适用于对开放种群进行长期监测, 能够量化种群的动态变化。在基本占有率模型的基础上, 引入了时间维度, 允许估计描述种群动态的关键参数有4个。首个季节物种占据某站点的概率, 即初始占有率ψ₁; 后续季节由未占转为被占的概率(在第t季节未被占据的站点, 在第t + 1季节被新占据的概率), 即定殖率γ_t; 由被占转为未占的概率(在第t季节被占据的站点, 在第t + 1季节变为未被占据的概率), 即灭绝率ε_t; 以及每次重复调查的概率(在第t季节的第j次重复调查中被检测到的概率), 即检测率P?_,j,t (图4)。借助这一框架, 研究人员能够评估人为干预(如栖息地恢复)或显著背景趋势(如气候变化)对物种占有率动态的影响(Nichols & Williams, 2006)。例如, MacKenzie等(2003)利用MSOM估计了北美斑点鸮(Strix occidentalis caurina)种群的定殖率γ和灭绝率ε, 为保护管理提供了关键的时间动态信息。

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