種群生存力分析

種群生存力分析，是利用數學模型模擬分析種群在不同環境條件下種群滅絕風險的方法。可以試圖通過建立模型，來預測種群的未來趨勢，並參考了種群數量（因變數）與對其有影響變數（如氣候、疾病）之間的關係，而且可以估計出瀕危物種的最小可存活種群，為種群減少滅絕風險提供科學依據。

基本介紹

• 中文名：種群生存力分析
• 外文名：population viability analysis
• 英文簡稱：PVA
• 所屬學科：生態學，保護生態學
• 一級學科：生態學
• 二級學科：保護生態學

基本概念

種群生存力分析(PVA)是通過數據分析或模型模擬確定物種在未來某一人為限定時間段內的滅絕風險。PVA多用於識別以物種為中心的重要生態學過程，預測滅絕機率，找出致危因素，為制定有效的保護管理措施提供科學的建議和支持。PVA的概念有廣義和狹義之分，從定性的不含數學模型的分析手段到定量的空間顯式隨機模擬模型，評估物種的滅絕風險和致危因子，以及物種可恢復機率等問題的一系列方法都屬於廣義PVA的範疇；而為更多科學家普遍接受的狹義概念則是採用數學模型和蒙特卡洛(Monte Carlo)方法模擬種群動態，評估隨機因素的作用機制，預測種群未來的變化趨勢(增長/下降)，估算種群滅絕機率的定量模擬方法。

研究方法

PVA模型

PVA的研究方法基本上都基於隨機性模擬模型。最早的PVA模型是一類描述和分析各種隨機因素對小種群滅絕時間影響的模型(類似於MacArthur和Wilson的島嶼生物地理學和出生-死亡過程模型)。此類模型多套用於單個隨機影響因子，而沒有綜合考慮多種隨機因子，因而結論往往具有局限性，僅適用於描述性地分析物種的瀕危狀況、檢驗模型假設或解析模型的敏感性。

模擬模型常常要採用蒙特卡洛的方法,結合多種隨機因素來模擬種群滅絕風險。目前套用廣泛的PVA軟體,如RAMAS、VORTEX、ALEX等多是在模擬模型的基礎上開發的。由於該類模型是通過模擬物種在多隨機因素作用下生存、繁殖和死亡過程來對未來種群進行預測，模擬結果更可信；然而，正是由於其模擬物種的生命過程，所以對數據要求較高，並要對物種的生態學特點十分熟悉才能達到準確預測的目的。

常見模型

常見的PVA模型包括出生鄄死亡過程模型(birth-death processmodels)、矩陣模型(matrixmod-els)、單一種群隨機模型(single population stochasticmodels)、複合種群隨機模型(metapopulation sto-chasticmodels)、空間顯式隨機種群模型(spatially explicit models)以及基於個體模擬模型(individual-based simulation models)。

分析套用

瀕危保護

PVA作為保護生物學最主要的理論和研究方法之一，為理解物種生存與生境之間的關係、尋求自然資源的合理配置提供了探索研究的平台。PVA已經越來越廣泛地用於解決保護生物學的實際問題，在物種、種群和生態系統等級上均有廣泛的套用。總體來說，PVA既可以用於分析種群動態過程、評價影響因子的作用、評估物種滅絕風險，亦可為保護生物學管理，特別是瀕危物種的保護措施和恢復策略提供科學支持。

目前，PVA的研究主要用於解決兩大類問題，即種群生存力評估和管理決策。作為直接衡量物種瀕危程度的標準，PVA通過輸入物種的生命特徵參數(vitaltraits)以獲得物種在未來某一時間段的滅絕機率或種群數量的變化趨勢，這種方法既可用於單物種種群滅絕風險的評估，亦可用於多物種滅絕風險的比較，甚至可以擴展到生態系統脆弱性的研究，而目前更多研究著眼於破碎化生境中複合種群的滅絕風險。同時，種群生存力分析可用來預測(尤其是)小種群變化過程，進而理解物種的瀕危機制，或用來探討導致某一特殊物種下降/滅絕的影響因子、各影響因子之間的相互關係、影響程度等具有實際意義的科學問題。

服務於管理決策的PVA研究更為多見，大量研究表明，PVA對於物種管理十分有效,並已在實際中得到廣泛套用。管理決策很重要的一方面是保護區問題，PVA最早的研究目標是計算種群的MVP，通過分析MVP所需面積以確定自然保護區的面積，使生態系統的關鍵種得以維持，從而實現整個生態系統長期維持的目標。PVA可以通過預測物種的滅絕機率確定物種的瀕危等級和保護的優先權。在減小或消滅入侵種方面，PVA通過對物種生命過程和影響因子的多情景模擬，將某段特殊的生活史作為目標，或將某種影響因素作為防控策略，控制入侵種的影響。PVA還可以用來確定引入種的最小個體數量，保證其在該數量的基礎上能夠長期維持健康的可持續種群.PVA在資源利用管理方面的套用主要體現在確定最大物種捕獲量，使其在為人類提供一定資源的同時不至滅絕。通過比較多種因素對物種滅絕機率的影響，PVA可根據決策需要模擬多種情景，選擇用於瀕危物種管理的具體條件，幫助制定具體的保護措施和優先的管理方案。

食肉動物

人類的自身發展需要大量的土地資源，一系列的人為活動加速了土地利用的變化，導致野生動植物的生境逐漸喪失和破碎化，種群數量大幅下降,逐漸走向衰亡，甚至瀕臨滅絕.在保護生物學的實際研究中，採用PVA的研究方法定量刻畫所有瀕危物種的命運是不可行的，每次僅解救一個瀕危物種更是沒有意義，應該著眼於整個生態系統，從理解生境狀況和種群大小、滅絕機率之間的關係入手，為管理提供更為準確、快速、有效的評估手段.生態系統的關鍵種為研究生態系統的可持續性提供了最佳途徑，關鍵種通常是處於生態系統食物鏈頂端的食肉動物,它們的體型大、壽命長、繁殖慢,其種群變化往往會導致其他物種的變化，因此,其瀕危程度既可以作為考察種群、群落，乃至生態系統敏感性的指標，亦可用於制定保護計畫的標準，也就是說生態系統中的關鍵種若得以維持，其他物種也就得到了保護。

保護區

PVA在保護區研究領域的貢獻不僅體現在最初將MVP理論套用於評估保護區面積的合理性上，還包括生境問題和生態系統脆弱性等問題。保護區生境質量是評價保護區有效性的重要指標，一方面可與非保護區生境做比較，另一方面可提供一個較為理想的環境，為種群的隨機性研究提供條件。與此同時，保護區生態系統的脆弱性可以通過評價保護區面積和隔離程度得以實現。同樣，無論在景觀尺度或斑塊尺度上，生境質量下降對灰熊種群滅絕率均有十分深遠的影響，而生境的連線度比面積更為敏感，生態廊道可以很大程度上減小種群的滅絕率。