基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法，包括如下步骤：确定双变量方程的权重，确定优势鱼类；基于累计优势曲线曲率的断点识别；多物种栖息地适宜性指数的计算；栖息地因子适宜概率的评估和分级；确定栖息地的相对康复优先级因素。本方法使用基于累积优势曲率的断点识别技术以及基于质量系统理论的新开发的加权计算模型来帮助识别优势鱼，基于该优势鱼的存在和对多种鱼类的丰度进行归一化以评估综合栖息地适宜性指数，计算适宜度的概率并对每个栖息地因子进行分级，确定所有栖息地指数的恢复优先顺序并进行生态恢复。

Priority Determination of Restoration Factor of Habitat Ecosystem Based on Fish Response

The invention discloses a method for determining the priority of habitat ecosystem restoration factor based on fish response, which includes the following steps: determining the weight of bivariate equation to determine dominant fish; identifying breakpoints based on curvature of cumulative dominance curve; calculating the suitability index of multi-species habitat; evaluating and grading the suitable probability of habitat factor; and determining the relative rehabilitation of habitat. Priority factors. This method uses breakpoint recognition technology based on cumulative dominant curvature and weighted calculation model based on mass system theory to help identify dominant fish. Based on the existence of dominant fish and the normalization of abundance of many kinds of fish, the comprehensive habitat suitability index is evaluated, the probability of suitability is calculated, and each habitat factor is graded to determine all habitats. Priority of index restoration and ecological restoration.

【技术实现步骤摘要】
基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法
本专利技术涉及一种方法，尤其涉及一种基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法。
技术介绍
全球气候变化和人类活动强烈影响着土地利用、土壤特性、水文状况、水质和水生生态系统中的生物群，特别是人类活动一直在改变河流环境、污染物负荷和栖息地属性。环境变化可以对物种产生直接或间接的影响，在水生生态系统中，不能经受这些变化的物种可能会衰退或消失，并被更适宜的生物所取代。因此，水生生态系统的生物多样性降低、水生生态系统退化是不可避免的。在过去的几十年里，水生栖息地得到了恢复，以及生物多样性甚至水生生态系统健康。然而，恢复栖息地时水生物种对其栖息地的反应尚不确定。因此有效研究物种对栖息地的响应，通过这些研究来优先考虑栖息地因素对于水生生态系统的恢复是非常重要的。
技术实现思路
为了解决上述技术所存在的不足之处，本专利技术提供了一种基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法，包括如下步骤：1)确定双变量方程的权重，确定优势鱼类；2)基于累计优势曲线曲率的断点识别；3)多物种栖息地适宜性指数的计算；4)栖息地因子适宜概率的评估和分级；5)确定栖息地的相对康复优先级因素。进一步地，步骤1)使用公式二确定公式一权重：Importance，x代表物种的主导地位，Za和Zb分别代表物种丰度和生物量，Nx是第x物种的丰度，Mx第x物种的生物量；Za和Zb的比例由一个质量系统组成；Za和Zb代表围绕质心移动/分布的粒子的坐标；然后，公式一使用以下等式来确定：其中u和v代表一维坐标Za和Zb中质心的位置；u和v可以通过使用质量系统的密度函数来确定，结果如下。进一步地，步骤2)最大曲率即是曲线的断点位置；基于累积优势曲线，断点之后的优势增量，即最大曲率点，与断点之前相比较小；也就是与那些物种相比，在断点之前占主导地位的物种对整个社区贡献最大；因此，最大曲率用于识别断点并确定优势种。进一步地，步骤3)建立累积概率为基于多重偏好的渐变适用性优势种被用来衡量栖息地因素，如公式五所示；其中k代表某种栖息地的水文、物理和化学参数环境因子的第k个梯度，k是栖息因子梯度的总数量；I代表第i个优势种和I是总的丰度优势种；nki是第i个物种的丰度，栖息因子的第k个梯度；Qi是第i个的物种在栖息因子的所有梯度中的丰度，Pki是第k个梯度中第i个物种的合适概率；Dk是基于多物种的HSI，即第k梯度中所有优势物种的合适概率，在0和1之间。进一步地，步骤4)开发模型用来估计适宜性的可能性栖息因子F；公式六对生态系统质量的要求更高，因为它要求第h个梯度中任何优势种类的合适概率p大于在第h梯度中的平均值所有梯度1/H；同时，方程公式七适用于大多数地区由于其对物种分布的要求较低栖息地因素。进一步地，步骤5)将具有最低F的栖息地因素作为最高的康复优先级；为了使选择过程更容易，导出一组公式来客观计算给定栖息地因子的优先程度；S表示栖息地的恢复优先级的等级因子；Fb是栖息地因子适用于主要物种适合的概率，至少F大于0.6；Fmax是栖息地因子在流域或地区的所有地点的最大合适概率；公式八推荐研究区的栖息地质量较高，基线位置易于确定；对于质量非常差的栖息地的地区或集水区，应用公式九。综上，通过以上步骤可以确定栖息地生态恢复的因子优先级。本专利技术的有益效果在于：制定了一个有效的框架，基于多种鱼类的存在/缺失，丰度和生物量环境以确定影响水生生态系统最重要的栖息地因素。这个框架只需要基本信息和专业知识。以基本的鱼类和水文、水质等环境数据，估算适宜性和评估水生生态修复的栖息地优先因素。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。一种基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法，包括以下步骤：(1)确定双变量方程的权重，确定优势鱼类。丰度和生物量对于任何群落的存在和健康都是非常重要的。这里提出一种确定模型①权重的新方法②。Importance，x代表物种的主导地位，Za和Zb分别代表物种丰度和生物量，Nx是第x物种的丰度，Mx第x物种的生物量。Za和Zb的比例由一个质量系统组成。Za和Zb代表围绕质心移动/分布的粒子的坐标。然后，等式①可以使用以下等式来确定：其中a和b代表一维坐标Za和Zb中质心的位置。a和b可以通过使用质量系统的密度函数来确定，结果如下：(2)基于累计优势曲线曲率的断点识别曲率是曲线转动的速率。最大曲率表明曲线的断点位置，因此证明在选择曲线中的断点时时有效的。基于累积优势曲线，断点之后的优势增量，即最大曲率点，与断点之前相比较小。换句话说，与那些物种相比，在断点之前占主导地位的物种对整个社区贡献最大。因此，最大曲率用于识别断点并确定优势种。(3)多物种栖息地适宜性指数的计算栖息地适宜性指数在0和1之间变化，是量化一个物种对特定的栖息地特征的反应的有效指标。与传统的栖息地适宜性指数不同，建立累积概率为基于多重偏好的渐变适用性优势种⑤被用来衡量栖息地因素。其中k代表某种栖息地的水文，物理和化学参数等环境因子的第k个梯度，其中K是栖息因子梯度的总数量；I代表第i个优势种和I是总的丰度优势种；nki是第i个物种的丰度，栖息因子的第k个梯度；Ni是第i个的物种在栖息因子的所有梯度中的丰度，Pki是第k个梯度中第i个物种的合适概率；Dk是基于多物种的HSI，即第k梯度中所有优势物种的合适概率，在0和1之间。(4)栖息地因子适宜概率的评估和分级在高质量的水生生态系统中，例如在上游生物多样性高，人类活动少的河段，物种丰富，可以在每一个等级均匀分布栖息地因素。同时，在河流的下游部分，在人类活动的强烈影响下，生物多样性相对较低，而某些等级的物种往往缺乏栖息地因素。考虑到上述两种情况，两种开发模型来估计适宜性的可能性栖息因子F。⑥对生态系统质量的要求更高，因为它要求第k个梯度中任何优势种类的合适概率(p)大于在第k个梯度中的平均值所有梯度(1/K)。同时，方程⑦适用于大多数地区由于其对物种分布的要求较低栖息地因素。(5)确定栖息地的相对康复优先级因素具有最低F的栖息地因素具有最高的康复优先级。为了使选择过程更容易，导出一组公式来客观计算给定栖息地因子的优先程度。S表示栖息地的恢复优先级的等级因子；Fb是栖息地因子适用于主要物种(至少F大于0.6)适合的概率；Fmax是栖息地因子在流域或地区的所有地点的最大合适概率。式⑧推荐研究区的栖息地质量较高，基线位置易于确定；对于质量非常差的栖息地的地区或集水区，应用⑨。本专利技术的整体构思为：(1)使用基于累积优势曲率的断点识别技术以及基于质量系统理论的新开发的加权计算模型来帮助识别优势鱼。(2)基于该优势鱼的存在和对多种鱼类的丰度进行归一化以评估综合栖息地适宜性指数。(3)计算适宜度的概率并对每个栖息地因子进行分级。(4)确定所有栖息地指数的恢复优先顺序。本方法提出了一个框架，可以用来确定影响水生生态系统的优先栖息地因素，鱼群的存在，丰度和生物量为生态环境改善成功提供实用的方法，而且这个框架要求条件很低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)确定双变量方程的权重，确定优势鱼类；2)基于累计优势曲线曲率的断点识别；3)多物种栖息地适宜性指数的计算；4)栖息地因子适宜概率的评估和分级；5)确定栖息地的相对康复优先级因素。

【技术特征摘要】
1.一种基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)确定双变量方程的权重，确定优势鱼类；2)基于累计优势曲线曲率的断点识别；3)多物种栖息地适宜性指数的计算；4)栖息地因子适宜概率的评估和分级；5)确定栖息地的相对康复优先级因素。2.根据权利要求1所述的基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法，其特征在于：所述步骤1)使用公式二确定公式一权重：Importance，x代表物种的主导地位，Za和Zb分别代表物种丰度和生物量，Nx是第x物种的丰度，Mx第x物种的生物量；Za和Zb的比例由一个质量系统组成；Za和Zb代表围绕质心移动/分布的粒子的坐标；然后，公式一使用以下等式来确定：其中u和v代表一维坐标Za和Zb中质心的位置；u和v可以通过使用质量系统的密度函数来确定，结果如下。3.根据权利要求2所述的基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法，其特征在于：所述步骤2)最大曲率即是曲线的断点位置；基于累积优势曲线，断点之后的优势增量，即最大曲率点，与断点之前相比较小；也就是与那些物种相比，在断点之前占主导地位的物种对整个社区贡献最大；因此，最大曲率用于识别断点并确定优势种。4.根据权利要求3所述的基于鱼类响应确定栖息地生态系统恢复因子优先级的方法，其特征在于：所述步骤3)建立累积概率为基于多重偏好的渐变适用性...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵长森，杨胜天，郝芳华，刘昌明，杨阳，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11