基于Maxent模型的双药芒不同时期潜在分布研究

双药芒（Miscanthus nudipes）是一种适应寒冷和干旱环境的芒属植物,具备驯化成具有生态修复、观赏等多功能植物的潜力。在双药芒现有分布记录的基础上,采用Maxent模型构建其在末次间冰期、末次盛冰期、现代以及未来（2070年）的潜在分布格局,在评价环境因子对其分布模型影响的前提下,定量分析不同生态气候情景下双药芒适生区域的变化。结果表明：（1）温度变化方差在440-645,最冷月份最低温在-8.5-0℃,年温变化范围在22-30℃,5月降水量在70-115 mm,海拔范围在1630-3750 m,6月太阳辐射小于15800 kJ m^-2 d^-1时适宜双药芒的生长和分布。其中,温度变化方差是影响双药芒地理分布格局的关键性气候限制条件。（2）双药芒现代适生区面积为632184.45 km²,主要分布在四川省、云南省、西藏自治区、贵州省、陕西省、甘肃省、重庆市、湖北省和河南省。四川省中部地区、云南的北部和西藏的东部是分布中心。（3）从末次间冰期到未来2070年低排放情景下潜在适生面积将缩减到546745.02 km²,缩减面积为94867.23 km²,占当前生境的15.00%。（4）从末次间冰期至末次盛冰期,分布中心点向东南方向发生大幅度迁移,从末次盛冰期至未来,分布中心趋于稳定。总体来看未来双药芒分布中心有向冰期分布中心迁移的趋势。以上研究为研究芒属植物的起源及进化提供了参考。     

气候变化对柴胡与狭叶柴胡适生分布的影响

研究气候变化下物种适生区的分布格局与变迁,对于物种的保护和资源的可持续利用具有重要的理论和实践意义。选取柴胡（Bupleurum chinense）与狭叶柴胡（Bupleurum scorzonerifolium）在中国地域内的381个有效分布点和36个环境因子,利用MaxEnt模型模拟当前以及未来（2050和2070年）两种气候情景下（RCP4.5和RCP8.5）其适生区的分布格局,并分析了制约其适生区分布的主导环境因子。结果表明：（1）影响柴胡适生区分布的主导环境因子为最湿月份降水量、最干季度平均温度以及海拔。影响狭叶柴胡适生区分布的主导环境因子为最湿月份降水量、温度季节性变化标准差以及海拔;（2）当前气候条件下,柴胡适生区总面积为1.4755×10⁶km²,约占我国国土面积的15.37%,中、高度适生区主要分布在陕西南部、山西东部、甘肃东南部、山东中部、河北中西部等地;狭叶柴胡适生区总面积为1.8034×10⁶km²,约占我国国土面积的18.78%,中、高度适生区主要分布在黑龙江西部和东部、内蒙古中部和东北部、河北北部、陕西中部等地。（3）未来气候背景下,两种柴胡总适生区面积呈现增加趋势。柴胡适生区分布质心向东北方向的高纬度地区迁移,狭叶柴胡适生区分布质心向西部方向的高海拔地区迁移。     

基于优化的最大熵模型预测中国高山栎组植物的历史、现状与未来分布变化

气候变化影响着植物物种的地理分布,预测物种潜在适生区对认识其地理分布特征及发挥其生态价值与经济价值具有重要意义。以高山栎组植物为研究对象,运用R语言ENMeval数据包调整调控倍频（RM）和特征组合（FC）优化的最大熵（MaxEnt）模型和ArcGIS软件,基于160条高山栎组植物分布点记录和22个环境因子进行潜在适生区预测,探讨影响其地理分布的主要环境因子,同时预测其在末次间冰期（Last interglacial,LIG）、末次盛冰期（Last glacial maximum,LGM）、全新世中期（Mid Holocene,MH）、当代（Current）、2041-2060年（2050年）和2061-2080年（2070年）3种不同CO₂浓度排放路径下潜在适生区的空间分布格局及其质心变化趋势。结果表明：最优模型参数RM=2.5,FC=LQHPT时,MaxEnt模型复杂度和过拟合程度最低,模型预测准确性极高,AUC=0.960±0.15。综合刀切法贡献率、置换贡献率和单因子响应曲线可知影响其地理分布的主要环境因子是气温季节性变动系数（bio4）、高程（dem）、年降水量（bio12）和等温性（bio3）,其适宜范围分别为435-625、1792-3978m、670-1050mm和41.5-50.3,累计贡献率高达81.6%,其中温度是影响高山栎组植物最重要的环境因子。当前气候条件下,高山栎组植物总适生区面积62.37×10⁴km²,高适生区面积10.47×10⁴km²,占总适生区面积的16.79%,集中分布于川滇横断山地区、滇中高原北部、藏东南以及黔西部分地区。各个时期间高山栎组植物的适生区面积差异较大,当代潜在适生区面积最小且破碎化最严重,可能由于气候变化及人类影响所致。未来各个时期潜在分布区面积均有增大的趋势,但RCP8.5情景下面积相较于其他情景有所降低,表明全球气候变暖背景下不利于高山栎组植物的长期生长。同时,质心分析表明未来气候条件下其分布有向低海拔和低纬度迁移的趋势。     

中国天山花楸适生区预测及其对气候变化的响应

气候变化对物种分布的影响是生物地理学研究的热点问题之一。以我国新疆民族药用植物天山花楸为研究对象, 基于69条分布记录和筛选后的7个环境变量, 利用Maxent模型对该物种当前和未来的适生分布区进行预测, 综合应用气候变量的贡献率及置换重要值比较、刀切法(Jackknife)评估制约天山花楸现代分布的主要因子, 并探讨未来不同气候情景下该物种分布格局的变化趋势。结果表明: 现代适宜分布区主要集中在新疆西北部、青海东部、甘肃中部及宁夏、陕西、山西的部分区域; 影响天山花楸地理分布的主要气候因子为降水和气温, 且降水因子更重要; 未来气候变暖趋势下天山花楸适生区向高纬度地区移动。到21世纪50年代, 天山花楸适生区面积在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5的情景下均有所增加, 到70年代时增幅有所降低, 在中、高浓度情景下减幅更大。上述研究结果对于在适生区开展天山花楸资源保护和引种栽培具有重要的指导意义。     

气候变化情境下入侵植物紫茉莉在中国的适生分布格局及早期预警

阐明全球气候变化背景下入侵植物的分布格局变迁,对入侵植物的治理与防控具有重要的理论和实践意义。本研究以紫茉莉(Mirabilis japala)为对象,运用最大熵(MaxEnt)模型,基于全国范围内228个分布点和13个主要环境气候因子(来源于WorldClim的19个环境气候数据),模拟分析影响紫茉莉分布的主要环境因子,结合ArcMap软件分析当前和未来(2050s、2070s)3种气候情景下(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)紫茉莉的适生区分布格局及变化规律。结果表明：MaxEnt模型预测结果准确度极高,训练集和测试集AUC值分别为0.983和0.980,影响紫茉莉分布的主要环境因子为最暖季度降水量;当前气候条件下,紫茉莉的适生面积429.06万km²,占我国国土的44.52%,除新疆外其余省份均有分布;未来3种气候情境下,紫茉莉潜在分布区整体呈现“南缩北扩”现象,适生区总面积增加,吉林南部、黑龙江南部以及内蒙古东南区域为主要扩张区域,分布质心向东北方向的高纬度地区迁移。因此,在全球气候变化情景下,紫茉莉在我国的适生区域增加并向北扩张。黑龙江和内蒙古以...     

未来气候变化对沙枣适宜分布区的影响预测

气候变化显著影响全球植物物种的地理分布,了解未来气候变化对我国造林树种适宜分布区的影响,及时采取应对措施,对提高造林的成效具有至关重要的作用.选取在荒漠化防治和退化土地修复中起重要作用的优良树种沙枣为研究对象,利用MaxEnt和GIS工具,基于182个来自标本馆、出版文献的记录和13个来自BIOCLIM、Holdridge生命地带、Kira指数的气候因子,预测其气候适宜区在未来气候情景下的变化.结果表明: 未来(2070s)4种气候情景对沙枣适宜区的影响存在差异,在低浓度温室气体排放情景(RCP 2.6)下适宜区面积将缩减,缩减的区域主要位于西北当前适宜分布区的边缘;而中等偏低浓度温室气体排放情景(RCP 4.5)、中等偏高浓度温室气体排放情景(RCP 6.0)和高浓度温室气体排放情景(RCP 8.5)下,均有不同程度的扩张,扩张的区域主要位于西北暖温带干旱地区和东北部中温带半湿润地区;在RCP 8.5情景下,北部中温带干旱区和半干旱地区以及南方北亚热带湿润地区也有较明显的扩张.未来适宜区分布范围的地理质心将以6～19 km·(10 a)^-1的速度移动,海拔质心将以3～20 m·(10 a)^-1的速度向更低区域移动.沙枣稳定适宜区约占当前适宜区分布范围的83%～98%,当前的气候适宜区总体稳定.     

气候变化对东北濒危动物驼鹿潜在生境的影响

气候变化是造成生物多样性下降和物种灭绝的主要因素之一。研究气候变化对物种生境,尤其是濒危物种生境影响对未来保护物种多样性和保持生态系统功能完整性具有重要意义。以驼鹿乌苏里亚种(Alces alces cameloides)为研究对象,选取了对驼鹿分布可能存在影响的22个环境因子,利用最大熵(Maxent)模型模拟了驼鹿基准气候条件下在我国东北的潜在生境分布,并预测了RCP4.5和RCP8.5两种气候变化情景下2041—2060年(2050s)、2061—2080年(2070s)驼鹿潜在分布,采用接收工作曲线下面积(AUC)对模型预测能力进行评估。研究结果表明:最大熵模型预测驼鹿潜在生境分布的精度较高(平均AUC值为0.845),22个环境因子中,年均温、最暖季均温、年降水、平均日较差是影响驼鹿生境分布的主要因子。基准气候条件下,驼鹿的潜在生境面积占研究区域总面积的36.4%,潜在生境分布区主要在大、小兴安岭。随着时间的推移,研究区内驼鹿当前潜在生境面积明显减少,而新增潜在生境面积较少,总面积呈现急剧减少的趋势,其中RCP8.5情景减少程度大于RCP4.5情景。至2050s阶段,当前潜在生境面积平均将减少62.3%,新增潜在分布面积平均仅为3.6%,总潜在生境面积最高将减少65.6%,平均将减少58.8%;至2070s阶段,当前潜在生境面积平均将减少75.8%,新增潜在分布面积平均仅为1.9%,总潜在生境面积最高将减少93.1%,平均减少73.9%。空间分布上,驼鹿的潜在生境的几何中心将先向西北移动,然后再向高纬度地区西南方向迁移,至2050s阶段,潜在分布生境的几何中心在RCP4.5和RCP8.5情景下的迁移距离分别为183.5 km和210.8 km;至2070s阶段,相应情景下的迁移距离将缩短至28.7 km和33.8 km。潜在生境分布整体呈现向高海拔、高纬度迁移的趋势。     

气候变化下矩镰荚苜蓿的地理分布格局及潜在适生区预测

该研究基于标本和文献信息,选取19个环境因子和1个海拔因子,利用ArcGIS软件和MaxEnt模型对矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis nicolai)在5个气候情景(末次间冰期、末次盛冰期、全新世纪中期、当前和未来气候)下的地理分布进行空间重建,模拟预测了气候变化背景下的分布格局和潜在适生区变迁。预测结果显示：(1)当前气候下,矩镰荚苜蓿集中分布在青藏高原东缘与黄土高原的交汇地带,具体包括青海东部 南部、甘肃中部 西南部、四川西北部、宁夏南部、西藏东部和陕西西部边缘。(2)高海拔、寒冷和干燥是矩镰荚苜蓿适生区的主要环境特征。(3)不同气候下潜在适生区的总面积变化相对稳定,但高度适生区对气候变化较敏感,从末次间冰期到末次盛冰期,高度适生区从青海东部的河湟谷地向甘肃中部的洮河谷地东移,全新世纪中期又西移至河湟谷地,但始终没有迁离出陇中盆地。(4)未来气候(2070s)背景下,矩镰荚苜蓿的高度和中度适生区面积较当前气候有小幅增加,但潜在适生区面积和分布格局仍保持稳定。研究表明,在青藏高原东缘地带,由昆仑山、祁连山和秦岭三大山脉造就的高原盆谷,为矩镰荚苜蓿提供了安全的就地避难所,形成了其独特而稳定的狭域分布格局,未来气候变化(2070s)对该植物不会造成很大威胁。     

西南地区红花龙胆分布格局模拟与气候变化影响评价

应用最大熵(MaxEnt)模型,基于230条分布记录及33个气候因子数据,模拟全新世中期(约6000年前)、当前时期(1950—2000年)和未来(2050s、2070s)气候条件下,红花龙胆西南地区的潜在分布范围;结合多元统计分析和ArcGIS空间分析,筛选影响物种分布的关键气候因子,探讨不同分布区对气候变化的敏感性.结果表明: 模型训练集AUC值为0.942,验证集AUC值为0.849,表明模型预测的准确性较高.5个气候因子(7月最高气温、8月最低气温、昼夜温差与年温差比值、7月最低气温和6月最低气温)对模型贡献最大,累计贡献率达59.9%.随未来气候变化,红花龙胆适生区将呈现先减少后增加的变化趋势,在RCP 8.5情景下,至2070s阶段,西南地区红花龙胆适宜生境总面积与当前气候条件相比减少15.0%,但云南境内适生区和高适生区面积较当前分别增加32.8%和32.7%.红花龙胆适宜生长于温暖、湿润的气候条件下,气候变暖明显影响着适宜生境的面积和范围,尤其低海拔分布区对气候变化较敏感,适宜生境退缩严重,而高海拔地区由于降水、温度条件的改善适宜生境有所增加.随着全球气候的变化,未来西南地区红花龙胆主要分布区可能向西迁移,并向更高海拔扩张.     

气候变化情景下外来入侵植物刺苍耳在新疆的潜在分布格局模拟

明确区域尺度上外来入侵种的潜在分布格局及其对气候变化的响应对入侵种的预防和控制具有重要意义。以外来入侵植物刺苍耳(Xanthium spinosum L.)为研究对象,以其扩散蔓延的新疆地区为研究区域,结合中国国家气候中心开发的BCC—CSM1—1模式下的将来气候条件,应用MaxEnt模型和ArcGIS空间分析技术构建了未来不同气候变化情景(RCP4.5,8.5)下2050s和2070s的刺苍耳适宜生境预测模型,定量的展示了气候变化情景下刺苍耳在新疆的扩散趋势及其适宜生境的面积空间变化和分布区中心移动轨迹。结果表明:年降雨量、下层土壤有机碳含量、上层土壤pH值、年温度变化范围、降雨量的季节性变化和年平均温度是影响刺苍耳地理分布的主导环境因子;博州、塔城、阿勒泰西北部、哈密中部、巴州北部、克州中部、阿克苏北部、奎屯市、克拉玛依市、五家渠市、喀什市等地为高危入侵风险区;两种气候模式下刺苍耳的各级适生区面积和总适生面积均呈持续增加的变化趋势,且在RCP8.5情景(最高温室气体排放情景)下响应更为敏感;总体上看,刺苍耳在新疆的分布未达到饱和,呈现以塔城中部为中心,向天山北麓和塔克拉玛干北缘方向辐射状扩散,且两种气候变化情景下至2070s分布区中心均向伊犁州奎屯方向移动。     

基于优化的MaxEnt模型预测赤水蕈树的潜在适宜区

赤水蕈树(Altingia multinervis)具有较高的经济和药用价值,但由于气候变化和人类活动的强烈干扰,使其野生种质资源已近枯竭,被列为国家二级保护植物.为重建末次间冰期以来赤水蕈树地理分布格局变化过程、了解环境因子对潜在适宜区的制约机制,为赤水蕈树及其周围野生动植物的栖息地保护和引种栽培提供可靠的科学依据,...     

气候变化情景下中国荒漠锦鸡儿潜在适生区的时空变化分析

荒漠锦鸡儿是一种强旱生矮灌木,主要分布在荒漠草原和草原化荒漠中。该研究以植物志和数字标本库中获取的130条记录生成的荒漠锦鸡儿分布记录样点图为基础,运用组合模型(ESDM)模拟荒漠锦鸡儿在末次冰盛期、全新世中期、当前和未来(2030s)气候情景下的潜在地理分布,通过ArcGIS计算适生区面积及质心迁移轨迹,探讨末次冰盛期以来气候变迁对荒漠锦鸡儿分布的影响,为气候变化背景下荒漠锦鸡儿的保护提供理论基础。结果表明:(1)降水因子对荒漠锦鸡儿分布的影响高于温度因子和地形因子。(2)当前荒漠锦鸡儿的中、高适生区面积为10.172×10^(5) km^(2),质心位于阿拉善左旗。(3)末次冰盛期质心向东南迁移至全新世中期质心,继而向东北迁移至当前质心,荒漠锦鸡儿能较好地适应末次冰盛期寒冷干燥的环境。(4)在未来RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0情景下,荒漠锦鸡儿中、高适生区面积均成增加趋势,但RCP8.5情景下的适生区面积却比当前减少了1.981×105 km^(2)。研究推测,轻度的气候变暖有利于荒漠锦鸡儿的生存与分布。     

全球气候变化下贵州省青冈林的潜在生境动态

为了解贵州省青冈林在全球气候变化下的潜在分布特征,基于现状分布数据,结合当前气候数据和未来气候变化情景(RCP8.5情景,2070-2099年)构建Maxent潜在分布模型,预测贵州省青冈林的潜在分布变化。结果表明,最冷季均温(bio11)、最冷月最低温度(bio6)和年均降水量(bio12)为控制贵州省青冈林潜在生境的主导气候因子;RCP8.5情景下贵州省青冈林的潜在分布面积相较当前气候条件增加,中度适宜生境增加19 419 km2,高度适宜生境增加9 944 km2;中度适宜生境平均海拔较当前气候条件上升126 m,高度适宜生境平均上升85 m。总的来说,贵州省青冈林对全球气候变化的响应不十分敏感。     

美味猕猴桃地理分布模拟与气候变化影响分析

为了解气候变化对美味猕猴桃(Actinidia deliciosa)地理分布的影响,结合气候情景,采用Maxent预测美味猕猴桃的适生区的变化趋势。结果表明,基准气候和未来情景下构建的美味猕猴桃分布模型的AUC值均达到极好的标准。基准气候条件下,美味猕猴桃在中国的适生区为22°~38°N,96°~122°E,总面积为3.367 9×106 km2,高适生区位于秦岭-巴山、四川盆地东部、云贵高原东部、武陵山-巫山、武夷山脉。RCP4.5和RCP8.5情景下,美味猕猴桃在中国的高适生区面积将显著减少,中适生区面积则呈增加趋势,两种情景下高、中质心均向偏南或低纬度方向移动,RCP8.5情景下质心的迁移轨迹最长,变动范围最大。Maxent模型的准确预测对于优化猕猴桃产业结构具有重要指导意义。     

气候变化情景下少花蒺藜草在中国的分布区变化

少花蒺藜草(Cenchrus spinifex)是我国的入侵种植物之一，严重影响我国的畜牧养殖业和生态环境。为了预测未来气候变化情景下，少花蒺藜草的适生分布区变化，该研究基于MaxEnt模型，利用103个少花蒺藜草的地理分布数据和19个气候环境因子，分析预测在RCP 4.5、RCP 8.5两种未来气候变化情景下，2050s和2070s时段在我国范围内少花蒺藜草的适生分布区。结果表明：(1)少花蒺藜草的当前适生分布区占研究区域面积的4.00%,主要分布于内蒙古自治区、吉林省、辽宁省三省(区)接壤的东北地区。(2)未来少花蒺藜草的适生分布区面积有所增加，其中中等适生区所占面积扩张程度最大，达到38.26%。(3)年平均气温、温度季节性变化标准差、最湿季降水量是影响少花蒺藜草分布的主要气候因子。(4)未来少花蒺藜草的分布质心总体向西移动。综上认为，目前在中国范围内，少花蒺藜草的已入侵区域还远小于潜在可入侵区域，未来还可能向我国干旱半干旱区进一步扩散，为防止少花蒺藜草在我国北方地区大面积扩散带来的危害，未来需要重点关注对其的预防措施和入侵态势。该研究结果为我国防治入侵种植物提供重要的理论依据和...     

气候变化背景下入侵植物曼陀罗在西藏的潜在风险区预测

生物安全与外来物种入侵是国门生物安全的重大生态学问题,生物入侵造成了巨大的经济损失与生物多样性快速丧失,还影响着人类的身体健康。西藏是我国重要的生态安全屏障,生态类型复杂且丰富多样,明确西藏区域尺度上外来入侵植物的潜在分布格局及其对气候变化的响应对入侵植物的预防和控制具有重要意义。为了探究入侵植物曼陀罗(Datura stramonium L.)对西藏生态安全的影响风险,基于野外实地调查数据,采用最大熵(Maxent) 模型,应用R语言和SPSS软件对模型参数和数据进行优化筛选,探讨影响其地理分布的主要环境因子,并模拟预测了当代及2种气候变化情景(RCP 45、RCP 85)下2050年和2070年, 其在西藏的潜在入侵风险区分布情况。结果表明:下层土壤酸碱度、年平均气温、最暖月最高温度与土壤有效含水量是影响曼陀罗分布的主导环境因子,海拔和人类活动影响强度也有重要作用;朗县、加查县、乃东区、城关区、八宿县、贡嘎县、巴宜区、波密县、察隅县、芒康县等地为入侵高风险地区;两种气候背景下曼陀罗的各级风险区面积和总风险区面积均呈持续增加的变化趋势,且在最高碳排放情景(RCP 85情景)下响应更为敏感;主要沿着低海拔河谷区域东南向西北方向入侵扩散的趋势,分布中心由当前的墨脱县域向工布江达县域转移。综合来说,曼陀罗在西藏分布受土壤环境、温度和降水影响较大,气候变化和人类活动影响强度将使其向西藏西部、北部扩散。研究结果可为西藏地区综合防控曼陀罗的入侵危害与动态监测提供生态学基础理论依据。