气候变化对6种荒漠植物分布的潜在影响

分析气候变化对植物分布的影响,对保护生物多样性具有重要意义。利用CART(分类和回归树)模型及A2和B2情景,分析了气候变化对短叶假木贼(Anabasis brevifolia)、裸果木(Gymnocarpos przewalskii)、梭梭(Haloxylon ammoden-dron)、膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、驼绒藜(Ceratoides latens)和喀什膜果麻黄(Ephedra przewalskii var.kaschgarica)分布范围及空间格局的影响。结果表明:气候变化下,这些植物目前适宜分布范围减小;从新适宜及总适宜分布范围而言,短叶假木贼和梭梭从1991-2020年到2051-2080年时段增加,之后减小,其它植物从1991-2020年到2081-2100年时段减小;喀什膜果麻黄和驼绒藜适宜分布范围减小并破碎化,其它植物向目前适宜分布的西部、西北部(或青海西南部)、昆仑山、阿尔金山和祁连山区扩展;除驼绒藜和喀什膜果麻黄与年均气温变化具显著相关性外,其它植物分布范围与年均气温和降水量变化的相关性较弱(P0.05),除驼绒藜、喀什膜果麻黄和裸果木目前分布范围与年均气温和降水量变化的回归关系较强外,其它植物分布范围与年均气温和年降水量变化多元线性回归关系较弱。上述研究结果表明,气候变化下,这些植物空间分布格局改变,目前分布范围减少,新适宜及总适宜分布范围近期增加,随着气候变化程度的增强,又逐渐减小。     

气候变化对7种保护植物分布的潜在影响

利用CART（classification and regression tree,分类和回归树）模型,采用A2和B2气候变化情景,模拟分析了气候变化对桫椤（Alsophila spinulosa（wall.ex hook.）Tryon）、水青树（Tetracentron sinenseOliv）、十齿花（Dipentondon sinicus Dunn）、青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim）、桃儿七（Sinopodophyllum emodi（Wall.）Ying）、太白红杉（Larix chinensis Beissn）和山白树（Sinowilsonia henryi Hemsl）的分布范围及空间格局的可能影响。结果显示：在气候变化下,这些植物目前适宜分布范围将缩小,其中太白红杉、山白树和水青树减少幅度较大,十齿花和青檀次之,桫椤和桃儿七较小。就植物新适宜及总适宜分布范围,太白红杉和山白树从1991～2020年到2081～2100年时段呈现减少趋势,其它植物却呈现增加趋势。气候变化下,这些植物空间分布格局将发生较大改变,太白红杉将失去适宜分布范围,其它植物目前适宜分布区的西部、南部、西南、东部和东南部一些区域将不再适宜,新适宜分布区将主要向北部、东北部、西部、西南或西北部一些区域扩展。气候变化下,这些植物适宜分布范围与年均气温和降水量变化的相关性并不一致,一些植物适宜分布范围与年均气温和降水量变化相关系数并不显著（p〉0.05）;除了桫椤新适宜及总适宜、十齿花和桃儿七目前适宜分布范围与年均气温和年降水量变化回归关系较密切外,其它植物适宜分布范围与年均气温和年降水量变化的多元线性回归关系都较弱。这说明,在气候变化情况下,这些植物空间分布格局将发生改变,目前适宜分布范围缩小,除太白红杉和山白树外,其他几种植物新适宜范围扩大。     

甘草、麻黄根际土壤微生物的生态分布特性

对野生中麻黄(Ephedra intermedia)、膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)和胀果甘草(Glycyrrhiza inflata)根际土壤微生物的种类、数量、分布规律及其与土壤肥力关系进行了研究,结果表明,麻黄和甘草根际土壤微生物均以细菌为主,其次是放线菌,真菌最少。甘草根际土壤微生物数量多于麻黄;乌拉尔甘草根际土壤微生物数量多于胀果甘草;中麻黄根际土壤微生物的数量多于膜果麻黄;通过测定土壤微生物数量可间接的判断土壤的肥力。麻黄根际分离的细菌可提高麻黄种子的发芽率。     

气候变化对7种乔木植物分布的潜在影响

利用CART（classification and regression tree,分类和回归树）生态位模型,采用A2和B2气候情景,分析了气候变化对秦岭冷杉、祁连圆柏、楠木、麦吊云杉、马尾树、领春木和连香树分布范围及空间格局的影响。结果显示：气候变化下,这些植物目前适宜分布范围呈现缩小趋势;新适宜及总适宜分布范围,连香树、马尾树、楠木和祁连圆柏呈现减少趋势,秦岭冷杉在1991-2020年及2021-2050年时段呈现减少趋势,之后增加,其它植物呈现增加趋势。气候变化下,马尾树目前适宜分布的东南部一些区域将不再适宜,新适宜分布区将向西南、北部、西部和东北部一些区域扩展;秦岭冷杉目前适宜分布的东南部和东部一些区域将不再适宜,新适宜分布区将向西南部、西北部和西部一些区域扩展;其它植物目前适宜分布的东部、东南部、南部及东北部一些区域将不再适宜,新适宜分布区将向西部和西南部一些区域扩展。气候变化下,这些植物适宜分布范围与年均气温和降水量变化相关性并不一致,一些植物适宜分布范围与年均气温和降水量变化相关系数不显著。另外,一些植物适宜范围与年降水量和年均气温变化多元线性回归关系决定系数较小。结果说明,气候变化下,目前适宜范围缩小,新适宜范围主要向高海拔扩展,不同植物适宜分布范围与年均气温和年降水量变化的关系不同。     

西北干旱区10种荒漠植物地理分布与大气候的关系及其可能潜在分布区的估测

 选择面积广阔、地理位置特殊、气候干旱、地形地貌多样、生态系统脆弱以及人类活动长期干扰,而且目前面临着西部大开发和环境保护双重矛盾的西北干旱区作为研究区域,通过收集西北干旱区多种优势种和常见种的地理分布资料,选取10 种分布范围相对明确、资料相对齐备的荒漠植物种：短叶假木贼（Anabasis brevifolia）、木蓼（Atraphaxis frutescens）、沙拐枣（Calligonum mongolicum）、膜果麻黄（Ephedra przewalskii）、裸果木（Gymnocarpos przewalskii）、梭梭柴（Haloxylon ammodendron）、白梭梭（Haloxylon persicum）、尖叶盐爪爪（Kalidium cuspidatum）、松叶猪毛菜（Salsola laricifolia）和合头草（Sympegma regelii）,定量分析其地理分布与气候因子的关系,并据此估测其潜在中心分布区和潜在最大分布范围,与实际分布范围进行比较。结果表明,10种荒漠植物的Holdridge生物温度、降水量和可能蒸散率的平均值、标准差、最大值和最小值比较准确地反映了我国荒漠地区的典型气候特征,说明植物种分布与气候的定量对应关系较好。其可能潜在分布的估测中,中心分布估测图与植物种的实际分布范围有较好的对应性,而在最大可能分布的估测图中,与实际有一定误差及存在一些不合理的地方,但种与种之间有差异。究其原因,首先在于目前所拥有的植物种分布和气象资料的限制,而且植物种的实际分布范围受到人为活动的影响较大,所以无法完全把握植物种与气候的准确定量关系;其次,气候极值所预测的只是植物种分布的最大可能性,而不能表现出植物种现实分布的主要地区,气候均值与标准差所反映的中心分布区,其准确性更可靠;再者,模拟预测仅考虑了植物种与大气候的关系,而没有考虑决定植物分布的其它环境因素,如土壤、基质、地形等地理因素。     

新疆干旱区8种常见灌丛生物量碳和土壤有机碳特征

对广布于新疆南北疆各地的8种灌丛(白刺Nitraria tangutorum、高枝假木贼Anabasis elatior、白梭梭Haloxylon persicum、沙拐枣Calligonum mongolicum、狭叶锦鸡儿Caragana stenophylla、膜果麻黄Ephedra przewalskii、短叶假木贼Anabasis brevifolia和金露梅Potentilla fruticosa)生物量碳和土壤有机碳的分布特征进行了研究。结果表明:1)生物量碳密度金露梅狭叶锦鸡儿膜果麻黄白梭梭沙拐枣白刺短叶假木贼高枝假木贼。除金露梅灌丛地上生物量碳密度高于地下外,其余7种灌丛地下生物量碳密度均高于地上。2)土壤有机碳与生物量碳密切相关,除膜果麻黄、短叶假木贼和金露梅灌丛外,其余5种灌丛土壤有机碳密度最高值均出现在0~10 cm土层,且随土壤深度的增加而降低。3)新疆地区植物8种灌丛生物量碳储量和土壤有机碳储量分别在(0.41±0.05)×104~(33.46±0.60)×104Mg和(0.22±0.01)~(6.88±0.03)Tg。4)土壤有机碳与海拔呈显著正相关(P0.05),与土壤含水量、有机质、全N含量呈极显著正相关(P0.01),与容重呈显著负相关;地上生物量碳与海拔、土壤含水量呈显著正相关,与土壤有机质、全N含量、有机碳、地下生物量碳呈极显著正相关;地下生物量碳与土壤有机质、全N含量呈极显著正相关。     

气候变化对5种植物分布的潜在影响

利用CART(分类和回归树Classification and regression tree)模型,采用A2和B2气候情景,模拟分析了气候变化对观光木(Tsoongiodendron odorum)、鹅掌楸(Liriodendron chinense)、独叶草(Kingdonia uniflora)、草苁蓉(Boschniakia rossica)和刺五加(Acanthopanax senticosus)分布范围及空间格局的影响。结果表明:与目前适宜分布范围相比,气候发生变化后,观光木的分布范围变化不大,其它植物则缩小;观光木的新适宜与总适宜分布范围扩大,而其它植物缩小;草丛蓉和刺五加的目前适宜、新适宜及总适宜分布范围缩小幅度较大,鹅掌楸和独叶草次之;观光木和鹅掌楸向目前适宜分布区北部区域扩展,独叶草向西南区域扩展,草丛蓉和刺五加的适宜范围在2081～2100年会散失。气候变化下,这些植物的适宜分布范围随年降水量和年均气温的变化不一致,观光木的目前适宜、独叶草的新适宜及总适宜分布范围与年降水量和年均气温,以及草苁蓉的分布范围与降水量的相关性不显著(P0.05)。这些植物的空间分布格局将随气候变化而发生变化。     

中国青藏高原北部戈壁区种子植物物种组成及其区系特征

青藏高原北部戈壁区海拔变化幅度大,极端干旱、低温且大风,特殊环境条件导致该区种子植物区系组成有别于其他戈壁区。本文在野外调查的基础上,对该区种子植物组成与植物区系特征进行了分析。结果显示：（1）青藏高原北部戈壁区种子植物组成贫乏,调查中共记录种子植物17科50属69种,以灌木、半灌木及多年生草本为主;（2）该区含属、种数较多的科有：藜科、菊科、柽柳科、禾本科、豆科等,科内物种组成简单,优势物种主要有：红砂（Reaumuria songarica（Pall.） Maxim.）、驼绒藜（Ceratoides latens（J.F.Gmel.） Reveal et Holmgren）、合头藜（Sympegma regelii Bunge）、沙拐枣（Calligonum mongolicum Turcz.）、膜果麻黄（Ephedra przewalskii Stapf）、松叶猪毛菜（Salsola laricifolia Turcz.ex Litv.）等;（3）种子植物区系地理成分较为复杂,其中科的分布区类型以世界分布型占绝对优势,属的分布区类型以北温带分布及地中海区、西亚至中亚分布类型为重要成分;中国特有、戈壁区特有植物在植被组成中多为建群种或优势种;（4）与其他荒漠区相比,该区北温带分布及其变型,地中海区、西亚至中亚分布及其变型的比例达65%以上,显著高于黑戈壁地区、临近的库姆塔格沙漠及整个西北荒漠区。该区种子植物区系组成具有一定特殊性与过渡性特征。     

基于最大熵模型的中药材木贼麻黄潜在适生区

木贼麻黄(Ephedra equisetina)具有重要的药用和经济价值,在水土保持、生态平衡、荒漠化防治等方面也发挥重要作用,被列为国家二级保护植物。全球气候变化和人类活动严重威胁到木贼麻黄资源保护与利用,因而预测其潜在适生区空间变化具有重要意义。基于最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS软件,结合201条木贼麻黄在中国的有效分布记录和21个环境变量,预测在自然环境影响及人类活动干扰下中药材木贼麻黄适生区分布,并将木贼麻黄高适生区与土地利用类型进行叠加分析。结果表明:(1)模型添加人类活动因子后曲线下面积(AUC)值由0.919升至0.948,预测结果精度提高,而添加人类活动因子使木贼麻黄适生区面积严重减少,部分适生区等级退化,其分布愈破碎化稀疏零散;(2)木贼麻黄适生区多集中分布于新疆、甘肃、宁夏、陕西和山西地区,未来时期两种情景下木贼麻黄适生区都出现不同程度的扩张,RCP2.6-2050年相对当前时期高适生区面积增加最多;(3)参与建模的环境因子中贡献度较高的酸碱度(pH)、海拔(Altitude)和年平均温度(Bio1)对木贼麻黄地理分布有关键影响;(4)未来时期下木贼麻黄高适生区的几何质心出现不同程度向东迁移的现象,多分布于甘肃省境内;(5)木贼麻黄高适生区部分土地已经被开发利用,剩余未利用的土地分布于新疆、甘肃、内蒙古和宁夏地区,可在这些地区因地制宜发展木贼麻黄种植业。为木贼麻黄的就地、迁地保护、优先保护区以及人工种植选地提供理论依据,这对木贼麻黄资源保护与利用具有重要的现实意义。     

库姆塔格沙漠南缘荒漠植物群落多样性分析

 根据20个样地的调查资料,应用重要值计算多样性指数、均匀度指数、丰富度指数 、优势度指数,对库姆塔格沙漠南缘荒漠植物群落物种多样性进行分析。结果表明: 1）荒漠植物群落分布随其生境地貌不同而不同,山前戈壁上分布有合头草(Sympegma regelii)群落,冲积河道低地分布有荒漠林胡杨(Populus euphratica)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、胀果甘草（Glycyrrhiza inflata）群落,戈壁沙漠过渡带为梭梭(Haloxylon ammodendron)群落,低海拔的沙山上分布有沙拐枣(Calligonum mongolicum)群落、膜果麻黄(Ephedra rzewalskii)群落和梭梭群落。2）荒漠植物群落物种多样性水平较低,群落结构简单,物种组成单一。群落Shannon_Wiener物种多样性水平表现为合头草群落最高（1.706）,具有草原化荒漠植被类型的成分;梭梭群落、膜果麻黄群落居中（0.875～0.890）,荒漠植被类型特征明显;沙拐枣群落、胡杨群落、多枝 柽柳群落、胀果甘草群落较低（0.079～0.495）,荒漠林、盐地沙生灌丛及盐化草甸植被均有零星分布。3）荒漠植物群落结构层次中,灌木层占居主导地位,群落灌木层物种多样性水平（0.769～1.451）远远大于草本层（0.193～0.254）,且草本层物种多样性受灌木层影响较大。4）荒漠植物群落物种多样性分布格局表现为经向、纬向和海拔梯度的变化,经向、纬向变化为物种多样性水平较高的草原化植物合头草群落（1.706）向物种多样性水平较低的荒漠植物梭梭群落（1.379）和盐化植物多枝柽柳群落（0.376）的过渡,海拔梯度则 呈现低水平的沙拐枣群落（0.819）到高水平的膜果麻黄群落（0.890）向低水平的梭梭群落 （0.645）变化。荒漠植物群落过渡地带一般具有较高的物种多样性和较低的生态优势度。     

Distribution models for Ascia monuste and the host Brassica oleracea var. capitata

The butterfly Ascia monuste L. (Lepidoptera: Pieridae) is a specialist pest of brassica crops in neotropical regions where it significantly impacts crop production. Understanding the actual and potential distribution of the pest and its hosts in current and future climates may help government agencies to mitigate and manage potential incursions. Here, we use MaxEnt algorithm to model the current distribution of both A. monuste and its host, Brassica oleracea var. capitata L. (cabbage) and then model the likely impact of projected climate change (RCP 4.5 and 8.5 scenarios) on their potential future distributions. While A. monuste is currently restricted to the American continent, we show that under current conditions the potential distribution of both the butterfly and cabbage includes areas of Africa, Asia, Oceania and Europe to some extent. The annual temperature range and mean annual temperature were the strongest predictors of the distribution of both species. Under a projected climate change scenario, suitable areas in the tropical climate zone are expected to decrease for both species. However, in temperate regions, the suitable area for cabbage is expected to increase but will remain unsuitable for the pest. Our results highlight the need for strategies to prevent the introduction of A. monuste to other areas of the tropical climate zone and for the development of management practices in the neotropical region.     

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。     

桫椤的潜在适生区及其变化

桫椤是极为珍贵的孑遗木本蕨类植物。本研究利用Maxent生态位模型研究其全球潜在适生区及其变化,并运用受试者工作特征曲线(ROC)验证了精度,以为其资源的保护、搜寻和引种栽培提供参考。结果表明: 桫椤的潜在适生区主要位于亚洲,少量分布于北美洲、中美洲和香草四岛、新西兰、新喀里多尼亚、斐济。当前气候条件下,桫椤的全球适生区总面积为357.1万km²,其中,亚洲占88.4%,中国占49.5%。桫椤在中国的高适生区主要分布在云贵高原、四川盆地、岭南和台湾岛。影响桫椤适生区分布的主导因子为最暖季降水量、7月平均降水量、温度季节性和昼夜温差月均值。在SSP1_2.6气候情景下,2041—2060年,桫椤全球潜在适生区面积预计减少7.8%,2081—2100年预计增加3.2%;在SSP2_4.5气候情景下,2041—2060和2081—2100年其面积预计分别增加2.9%和7.2%;在SSP5_8.5气候情景下,2041—2060和2081—2100年其面积预计分别增加3.3%和5.3%。     

气候变化和人类活动干扰下骆驼刺潜在分布格局变化特征

气候变化和人类活动是影响物种分布的最重要因素。骆驼刺是我国荒漠区的重要建群种,建群种的丧失将对荒漠生态系统产生严重损伤。因此预测气候变化和人类活动影响下骆驼刺适宜生境的变化特点对保护我国荒漠生态系统具有重要的意义。本研究采用61个骆驼分布点数据,和21个环境因子数据,运用最大熵模型（MaxEnt）预测骆驼刺当前在有、无人类活动干扰下的适宜生境分布,对影响其分布的环境因素进行了评估。并预测未来（2021-2040,2041-2060,2061-2080,2081-2100）四条共享社会经济路径（SSP126,SSP245,SSP370,SSP585）情景下,骆驼刺潜在分布区的变化特点。研究结果表明,在无人类活动干扰的情况下,骆驼刺适生区面积达132.29万km²,覆盖我国西北干旱区的大部分面积。年均降水量、最冷季度平均温、平均气温日较差、年均温、温度季节性、降水的季节性和高程被确定为影响骆驼刺潜在分布区的最重要因素。而在加入人类活动强度因素之后,骆驼刺适生区面积显著下降至71.31万km²,且呈现出破碎化状态。此时,年降水量、人类活动强度和高程是影响骆驼刺分布的最重要原因。在未来气候情景下,骆驼刺的适生区将产生一定的扩张。尤其在中高强迫（SSP370）和高强迫（SSP585）情景下,骆驼刺的适生面积将随时间推移产生显著的增加,且这种扩张主要向高纬度和高海拔地区发展。骆驼刺能保留大部分原有生境,仅在内蒙古中西部地区发生少量收缩。在气候变化条件下,骆驼刺能够在西北干旱区生存并扩张,故可将其作为防沙治沙的优良物种进行保护与开发。     

基于最大熵模型预测气候变化下河蚬在中国的潜在分布

河蚬是一类在我国广泛分布的底栖贝类,具有重要的经济价值及生态价值。近年来,河蚬野生资源量锐减,了解河蚬在国内的潜在分布能为河蚬的保护和合理利用提供重要参考。基于河蚬在中国的136个分布点和8个环境因子,采用ENMeval包和biasfile优化后的最大熵模型(MaxEnt)预测分别河蚬现代和未来(2041—2060年和2081—2100年) 6个气候情景下的潜在分布。综合Jackknife检验、置换重要值和环境因子贡献率评估影响现代河蚬潜在分布的主要因子,比较未来气候情景下潜在适生区差异从而分析预测河蚬适宜分布的变化。结果表明：(1)优化后的MaxEnt模型预测准确度极高,平均AUC值为0.900±0.037,平均AUC_DIFF值为0.019,现代河蚬潜在分布区域总面积为188.33×10⁴ km²,主要集中在长江流域、海河流域、淮河流域、珠江流域、东南沿海区域以及黄河流域下游和渤海湾沿岸区域。(2)影响河蚬潜在分布的主要环境因子为海拔、温度(年均温和温度年较差)和降水(年降水量)。(3)在未来6种气候情景下,河蚬主要潜...     

水菜花种群潜在生境选择与空间格局预测

国家二级保护野生植物水菜花(Ottelia cordata)，喜生于清洁的水环境中，对环境变化极为敏感，是检验湿地环境及气候变化的关键指示物种之一，在我国仅零星分布于海南北部的火山熔岩湿地区，生存状况不容乐观。研究水菜花种群潜在生境选择及其空间格局演变，有利于加强濒危物种保护保育及湿地生态系统修复、管理。该研究基于GIS平台和MaxEnt模型，结合气候、地形和土壤因子，探究水菜花种群环境限制因子及其在气候变化背景下潜在适宜生境的演变格局。结果表明，水菜花种群对温差与降水量变化敏感，等温性、最冷季度降水量、土壤类型和年均降水量对水菜花种群分布影响显著；全新世中期-当前-2070年气候变化背景下，水菜花适宜生境面积先减小后增大，分布重心呈西南-东北-西南转移格局；未来气候情景下，水菜花种群高度和中度适宜生境缩减，低适宜生境增加，南部地区将出现新增适宜生境，东北、西北及西南部适宜生境将发生消减。该研究从气候环境角度论证了水菜花种群的潜在生境选择及空间变化特征，可为濒危物种保护保育、湿地管理及其生物多样性维护工作提供参考和指导。