物种分布模型(Species Distribution Modelling,SDM)被广泛用于基于全球范围内的生态位保守主义来预测生物体的合适栖息地。

使用 Maxent(称为“最大熵建模”的机器学习技术)根据当前定居点的位置为智人模拟舒适的栖息地。Maxent 软件(版本 3.4.1)从 biodiversityinformatics.amnh.org 下载

Maxent 软件通过应用称为最大熵建模的机器学习技术对物种生态位和分布进行建模。从一组环境(例如,气候)网格和地理参考发生地点,该模型表达了概率分布,其中每个网格单元都预测了物种条件的适宜性。对于使用 Maxent 预测的地图单元格,值为 1 的单元格具有最高的栖息地适宜度,而值为 0 的单元格具有最低的栖息地适宜度。栖息地适宜性是根据与该物种已经出现的地点的气候相似性确定的。Maxent 的预测精度基于受试者工作特征(Receiver Operating Characteristic,ROC)的曲线下面积(Area Under the Curve,AUC),将预测结果的每个值作为可能的阈值;通过计算得到相应的灵敏度和特异度。AUC 范围从 0.5(最低预测能力或与随机选择的预测分布无差异)到 1(最高预测能力)。

本文选择了世界上拥有 100、1000、10000 和 100000 居民的城镇和城市,并使用 19 个生物气候变量来模拟智人可能适合的环境分布。生物气候变量以 30 弧秒的空间分辨率,可以从全球数据库 www.worldclim.org 下载。

世界上国土面积最大的国家是哪些(从最适宜人类居住的土地面积来看)(1)

MaxEnt 模型生成了智人存在的连续概率值,范围从 0 到 1。为了描绘智人的存在/不存在图,这些连续概率值被转换为基于阈值概率值的二元预测。该阈值概率是根据“最大训练敏感性加特异性”(maximum training sensitivity plus specificity)标准确定的。

智人的 MaxEnt 模型显示出可靠的预测,其 AUC 为 0.684(有 100 名居民的定居点)、0.671(1000)、0.709(10,000)、0.778(有 100,000 名居民的定居点),高于随机模型的 0.5。

决定智人地理分布的最关键的生物气候变量是 bio 1(年平均温度)。

决定人类地理分布的生物气候变量

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最适合智人的栖息地

在下图中,浅绿色表示适合人类居住的区域,这是使用人口超过 100 万的定居点数据进行建模的结果。当用于对人口为 100000、10000、1000 和 100(深绿色)的定居点数据进行建模时,绿色的后续渐变表示该区域适合智人居住。

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巴西是世界上最大的国家

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世界上适合舒适生活面积最大的国家

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人口密度

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