[科普中国]-种群生存力分析

种群生存力分析是利用数学模型模拟分析种群在不同环境条件下种群灭绝风险的方法。可以试图通过建立模型，来预测种群的未来趋势，并参考了种群数量（因变量）与对其有影响变量（如气候、疾病）之间的关系，而且可以估计出濒危物种的最小可存活种群，为种群减少灭绝风险提供科学依据。1

广义和狭义的概念种群生存力分析(PVA)是通过数据分析或模型模拟确定物种在未来某一人为限定时间段内的灭绝风险。PVA多用于识别以物种为中心的重要生态学过程，预测灭绝概率，找出致危因素，为制定有效的保护管理措施提供科学的建议和支持。PVA的概念有广义和狭义之分，从定性的不含数学模型的分析手段到定量的空间显式随机模拟模型，评估物种的灭绝风险和致危因子，以及物种可恢复概率等问题的一系列方法都属于广义PVA的范畴；而为更多科学家普遍接受的狭义概念则是采用数学模型和蒙特卡洛(Monte Carlo)方法模拟种群动态，评估随机因素的作用机制，预测种群未来的变化趋势(增长/下降)，估算种群灭绝概率的定量模拟方法。1

研究方法PVA模型分类PVA的研究方法基本上都基于随机性模拟模型。最早的PVA模型是一类描述和分析各种随机因素对小种群灭绝时间影响的模型(类似于MacArthur和Wilson的岛屿生物地理学和出生-死亡过程模型)。此类模型多应用于单个随机影响因子，而没有综合考虑多种随机因子，因而结论往往具有局限性，仅适用于描述性地分析物种的濒危状况、检验模型假设或解析模型的敏感性。

模拟模型常常要采用蒙特卡洛的方法,结合多种随机因素来模拟种群灭绝风险。目前应用广泛的PVA软件,如RAMAS、VORTEX、ALEX等多是在模拟模型的基础上开发的。由于该类模型是通过模拟物种在多随机因素作用下生存、繁殖和死亡过程来对未来种群进行预测，模拟结果更可信；然而，正是由于其模拟物种的生命过程，所以对数据要求较高，并要对物种的生态学特点十分熟悉才能达到准确预测的目的。

常见的PVA模型常见的PVA模型包括出生鄄死亡过程模型(birth-death processmodels)、矩阵模型(matrixmod-els)、单一种群随机模型(single population stochasticmodels)、复合种群随机模型(metapopulation sto-chasticmodels)、空间显式随机种群模型(spatially explicit models)以及基于个体模拟模型(individual-based simulation models)。1

应用PVA模型在濒危物种保护中的应用PVA作为保护生物学最主要的理论和研究方法之一，为理解物种生存与生境之间的关系、寻求自然资源的合理配置提供了探索研究的平台。PVA已经越来越广泛地用于解决保护生物学的实际问题，在物种、种群和生态系统等级上均有广泛的应用。总体来说，PVA既可以用于分析种群动态过程、评价影响因子的作用、评估物种灭绝风险，亦可为保护生物学管理，特别是濒危物种的保护措施和恢复策略提供科学支持。

目前，PVA的研究主要用于解决两大类问题，即种群生存力评估和管理决策。作为直接衡量物种濒危程度的标准，PVA通过输入物种的生命特征参数(vitaltraits)以获得物种在未来某一时间段的灭绝概率或种群数量的变化趋势，这种方法既可用于单物种种群灭绝风险的评估，亦可用于多物种灭绝风险的比较，甚至可以扩展到生态系统脆弱性的研究，而目前更多研究着眼于破碎化生境中复合种群的灭绝风险。同时，种群生存力分析可用来预测(尤其是)小种群变化过程，进而理解物种的濒危机制，或用来探讨导致某一特殊物种下降/灭绝的影响因子、各影响因子之间的相互关系、影响程度等具有实际意义的科学问题。

服务于管理决策的PVA研究更为多见，大量研究表明，PVA对于物种管理十分有效,并已在实际中得到广泛应用。管理决策很重要的一方面是保护区问题，PVA最早的研究目标是计算种群的MVP，通过分析MVP所需面积以确定自然保护区的面积，使生态系统的关键种得以维持，从而实现整个生态系统长期维持的目标。PVA可以通过预测物种的灭绝概率确定物种的濒危等级和保护的优先级。在减小或消灭入侵种方面，PVA通过对物种生命过程和影响因子的多情景模拟，将某段特殊的生活史作为目标，或将某种影响因素作为防控策略，控制入侵种的影响。PVA还可以用来确定引入种的最小个体数量，保证其在该数量的基础上能够长期维持健康的可持续种群.PVA在资源利用管理方面的应用主要体现在确定最大物种捕获量，使其在为人类提供一定资源的同时不至灭绝。通过比较多种因素对物种灭绝概率的影响，PVA可根据决策需要模拟多种情景，选择用于濒危物种管理的具体条件，帮助制定具体的保护措施和优先的管理方案。

PVA在大型食肉动物保护中的应用人类的自身发展需要大量的土地资源，一系列的人为活动加速了土地利用的变化，导致野生动植物的生境逐渐丧失和破碎化，种群数量大幅下降,逐渐走向衰亡，甚至濒临灭绝.在保护生物学的实际研究中，采用PVA的研究方法定量刻画所有濒危物种的命运是不可行的，每次仅解救一个濒危物种更是没有意义，应该着眼于整个生态系统，从理解生境状况和种群大小、灭绝概率之间的关系入手，为管理提供更为准确、快速、有效的评估手段.生态系统的关键种为研究生态系统的可持续性提供了最佳途径，关键种通常是处于生态系统食物链顶端的食肉动物,它们的体型大、寿命长、繁殖慢,其种群变化往往会导致其他物种的变化，因此,其濒危程度既可以作为考察种群、群落，乃至生态系统敏感性的指标，亦可用于制定保护计划的标准，也就是说生态系统中的关键种若得以维持，其他物种也就得到了保护。

保护区的有效性PVA在保护区研究领域的贡献不仅体现在最初将MVP理论应用于评估保护区面积的合理性上，还包括生境问题和生态系统脆弱性等问题。保护区生境质量是评价保护区有效性的重要指标，一方面可与非保护区生境做比较，另一方面可提供一个较为理想的环境，为种群的随机性研究提供条件。与此同时，保护区生态系统的脆弱性可以通过评价保护区面积和隔离程度得以实现。同样，无论在景观尺度或斑块尺度上，生境质量下降对灰熊种群灭绝率均有十分深远的影响，而生境的连接度比面积更为敏感，生态廊道可以很大程度上减小种群的灭绝率。1

本词条内容贡献者为:

刘勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院