基于MaxEnt模型的菜豆象全球潜在适生区预测

【目的】菜豆象是重要的检疫性害虫,预测其在全球范围内的潜在适生区可为农业部门开展菜豆象防控工作和检验检疫部门制定检疫策略提供科学依据。【方法】在收集菜豆象已有分布点和全球气象数据的基础上,采用MaxEnt模型对其在全球范围内的潜在适生区进行预测分析。【结果】MaxEnt模型的AUC平均值为0.926,预测结果准确可靠。菜豆象适生区主要分布在欧洲中西部的德国、法国、英国、荷兰、比利时、意大利、波兰、乌克兰、白俄罗斯和罗马尼亚等国家,非洲大陆和马达加斯加岛的中东部地区,北美洲的墨西哥高原和美国中东部地区,南美洲南部地区,大洋洲澳大利亚东部和南部沿海地区、新西兰,亚洲中国的云贵高原、四川盆地、华中和华南地区和台湾岛,缅甸东部地区、泰国和老挝北部地区、尼泊尔和日本大部分地区。高度适生区、中度适生区和低度适生区面积分别占陆地面积的4.95%、6.73%和13.70%。【结论】菜豆象的适生区面积占陆地面积的25.38%,持续扩散和危害的风险大。我国西南、华南地区等地区面临的形势更为严峻。影响菜豆象分布的主要生物气候因素有最冷月份最低温度、年平均温度、年气温变化范围、年降雨量、最干月份降雨量、最热月份最高温度、最暖季度平均温度、温度季节变化方差、昼夜温差月均值等。     

CMIP6气候变化情景下黑色枝小蠹全球潜在适生区分布预测

【目的】黑色枝小蠹Xylosandrus compactus是一种重要的钻蛀性害虫,原分布于东南亚,其在全球范围内的扩散蔓延已造成入侵地多种寄主植物受害,导致巨大经济与生态损失。本研究旨在明确该害虫在全球的潜在适生区分布与变化,为其监测、早期预警与防治策略制定提供依据。【方法】利用ArcGIS设置缓冲区筛选黑色枝小蠹分布点数据,结合R计算所得的调控倍频(regularization multiplier)和特征组合对最大熵模型(maximum entropy model, MaxEnt)参数重置;通过刀切法和变量相关性分析对多种环境变量进行筛选;基于关键环境变量重建MaxEnt模型,结合当前气候数据和第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6)中的4种强迫情境,对黑色枝小蠹全球潜在适生区的分布进行预测。【结果】经筛选,用170个黑色枝小蠹分布点数据构建MaxEnt模型;发现温差月均值、最冷月最低温、最暖季度平均温度、年降水量、降水量季节性变异系数、最湿季度降水量及最干季度降水量为影响该物种分布的7...     

我国柑橘木虱潜在适生区分布及趋势分析

【目的】柑橘木虱Diaphorina citri Kuwayama是传播黄龙病的重要虫媒,给柑橘生产带来极大危害。本文通过已知柑橘木虱发生地信息和40年气象数据求取准确的生物气候模型参数,在此基础上分析我国柑橘木虱潜在适生区分布变化和未来发展趋势。【方法】本文从1970年以来公开发表的文献中整理提取了柑橘木虱在我国1990年前后的发生地信息,分别基于CLIMEX的标准气象数据和国家气象局发布的1991—2010年的气象数据,得到能够准确预测柑橘木虱潜在适生区分布的CLIMEX参数。然后使用Cli Mond发布的2030和2050年的全球气象数据,预测了未来柑橘木虱在我国的潜在适生区。【结果】2010年后柑橘木虱适生区分布北移明显,与实际发生地信息相吻合;全球气候变暖趋势影响下,2030年柑橘木虱适生区继续向北方扩展,但到2050年的适生区北界基本稳定,相比较而言临界区北移更加突出。【结论】柑橘木虱适生区北移明显,在未来气候条件下,干胁迫将阻止其进一步北移;但在临界气候条件下有建立种群的可能,对于目前未见该虫发生报道的潜在适生区,应加强早期预警和检疫防控措施。     

气候变化下2种银胶菊属入侵植物在中国的潜在适生区分析

结合多个时期CMIP6气候变量数据和两种银胶菊属Parthenium物种在全球的分布数据，运用MaxEnt模型和Arc GIS软件，模拟分析两种银胶菊属植物在中国的潜在适生区。结果表明，各时期模拟预测结果的AUC值均大于0.9，模型预测准确，结果可靠；影响银胶菊P. hysterophorus在中国分布的主导因子依次为最湿季降雨量、最冷季平均温度、温度季节性、等温性，影响灰白银胶菊P. argentatum的主导因子为平均气温日较差、等温性、最干月降雨量、最冷季平均温度。在气候变化影响下，银胶菊的潜在适生区在未来有扩大，灰白银胶菊潜在适生区变化不大；银胶菊潜在适生区迁移方向主要为南北方向，纬度有所变化；当前及未来银胶菊的高适生区主要在华南及西南地区，未来气候下银胶菊在华中、华东、华北都存在适生区。相对于灰白银胶菊，银胶菊在我国的入侵危害更严重，应重点关注其入侵动态，加强监测与防控。     

基于MaxEnt的入侵植物刺轴含羞草的适生分布区预测

【背景】刺轴含羞草是世界危害最严重的100种入侵生物之一,因此明确刺轴含羞草在全球以及中国的潜在分布对有效预防和控制其蔓延具有重要意义。【方法】本研究利用MaxEnt生态位模型对刺轴含羞草在全球以及中国潜在分布区进行预测。【结果】结果表明,刺轴含羞草适生区分布在全球南北纬30度以内的热带和亚热带地区。其中,中南美洲、非洲中部、东南亚以及大洋洲北部为刺轴含羞草中、高度适生区的集中分布区。中国处于刺轴含羞草适生区的边缘。刺轴含羞草在中国的适生区主要分布在云南、海南、广东西南部以及台湾地区。在温室气体A1B排放模式下,到2050年,刺轴含羞草在全球适生区面积与当前相似,但在中国的适生区略有减少。【结论与意义】刺轴含羞草有入侵我国大陆的风险,检疫部门应对刺轴含羞草进行检疫,防止其入侵。     

气候变化对全球马缨丹分布影响的空间模拟

【目的】马缨丹是世界10种最有害的入侵杂草之一,预测其潜在适生区变化对入侵植物防控具有重要意义。【方法】以马缨丹为研究对象,采用有效分布点数据1744份和10个气候因子,使用MaxEnt模型和ArcGIS10.4软件,选用当前气候情景以及2050sSSP126、2050sSSP245、2050sRCP5.8、2090sSSP126、2090sSSP245、2090sSSP585 6个不同气候情景,对马缨丹全球潜在分布区进行预测。【结果】温度和降水因子是制约马缨丹入侵的主要因子,其中年降水量(bio12,48.6%)、最干季度的平均温度(bio9,36.4%)、温度季节性(bio4,4.6%)和最热季度的平均温度(bio10,4.2%)是制约马缨丹分布格局的主要环境因子。南美洲、非洲南部、亚洲南部以及澳大利亚北部和东部具有较高的入侵风险。从当前气候情景到2050年气候情景再到2090年气候情景的过渡中,其适生区面积呈增加趋势,其中高适生区面积持续增加。【结论】在水热条件以及生物因素3个层面上严格防控马缨丹入侵,以增加土著生态系统的完整性。     

基于MaxEnt模型的入侵植物白花鬼针草的分布预测及适生性分析

【背景】白花鬼针草为农区恶性杂草,原产于美洲,现已广泛分布于世界热带及亚热带地区,但其在全球和中国的适生区域及适生等级还不明确。【方法】利用MaxEnt生态位模型对白花鬼针草在全球以及中国的潜在适生区进行预测。【结果】白花鬼针草在全球的分布更多受到温度因素的影响。白花鬼针草的适生区主要集中在北半球和南半球15°~30°之间的热带和亚热带地区。其中,北美南部、南美中南部、非洲南部、东南亚北部以及大洋洲中南部沿海地区为白花鬼针草中、高度适生区。白花鬼针草在中国的适生区主要位于广东、广西、海南、云南、福建、台湾。到2070年,白花鬼针草在全球的适生区面积与当前相似,但在中国的适生区有所增大。【结论】白花鬼针草在我国有进一步扩张的风险。     

基于CLIMEX的2种核桃蚜虫潜在适生区分析

【目的】分析核桃黑斑蚜与核桃全斑蚜在全球范围内的潜在分布,比较气候变化对其分布的影响,为核桃有害生物综合管理策略的制定提供依据。【方法】基于实验室和野外试验,结合CLIMEX软件对核桃黑斑蚜与核桃全斑蚜在目前及未来气候条件下的潜在地理分布进行了模拟和系统评估。【结果】2种核桃蚜虫适生区十分相似,在世界范围内主要分布区集中在欧洲、北美洲、亚洲等区域,核桃黑斑蚜适生区范围大于核桃全斑蚜,但在我国,核桃黑斑蚜适生区范围小于核桃全斑蚜。气候变化将决定2种蚜虫分布的差异性,未来气候情景下,2种蚜虫适生区将发生变化,在欧洲、北美洲和亚洲适生区范围向高纬度延伸;在我国适生区范围逐渐减小。【结论】在世界范围内,核桃黑斑蚜与核桃全斑蚜适生区域主要分布在25°N-75°N内的亚洲、欧洲、北美洲的部分地区;在我国,其适生区域主要分布在东部季风区内的东北的南部、西北东南部、西南中部、华中北部以及华北地区。     

气候变化下考氏白盾蚧的潜在分布区预测

【目的】评估园林植物害虫考氏白盾蚧Pseudaulacaspis cockerelli当前和未来在全世界的潜在分布区,揭示未来气候变化下考氏白盾蚧的分布动态,明确气候环境因素对其潜在分布的影响。【方法】以考氏白盾蚧为研究对象,基于考氏白盾蚧在全球的118条有效地理分布记录和19个环境变量,运用优化的MaxEnt模型和ArcGIS软件,推测气候变化下当前、2050年和2070年考氏白盾蚧的潜在分布格局,采用响应曲线确定环境变量的适宜区间,定量确定考氏白盾蚧未来气候条件下潜在地理分布动态。【结果】MaxEnt模型运算的平均曲线下面积(area under the curve, AUC)值为0.7182,表明该预测模型的预测精度比较高。当前考氏白盾蚧潜在地理分布的总适生区面积约为2.73×10⁷ km²,其中高适生区面积大约为4.37×10⁶ km²,占潜在可入侵总面积的16％,该区域主要位于美国与巴西西南沿海地区,印度西部地区及西部沿海区域,孟加拉国,越南北部大部,中国西南大部及华东华中大部,以及日本南部地区;在未来气候条件下,伴随着CO₂浓度的升高,考氏白盾蚧的高适生面积将显著增加。影响考氏白盾蚧的潜在地理分布的主要环境变量为平均月温差、昼夜温差与年温差比、最湿季平均温度和降水季节性,其中昼夜温差与年温差比的贡献率最高,达到38.8%。【结论】本研究结果表明考氏白盾蚧适宜生境主要受平均月温差和昼夜温差与年温差比的影响。本研究为考氏白盾蚧的综合防治提供重要依据和数据支撑。     

基于MaxEnt模型预测气候变化下杉木在中国的潜在地理分布

为研究杉木在中国的分布特征及其对气候变化的响应模式,本研究基于现有分布记录,应用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统方法,结合气候、地形等环境要素,预测杉木在当前和未来气候变化下的潜在适生区。结果表明: 影响杉木分布的最主要因素是年平均降水量,在当前气候下,杉木适生区合计面积328万km²,占全国陆地总面积的34.5%,低、中和高适生区分别占18.3%、29.7%与52.0%。在未来气候情景下,杉木生长的适宜性在我国总体上呈上升趋势,适生区面积随气候变化增大,且明显向北扩张,南方湿润亚热带地区形成集中连片高适生区。模型经受试者工作特征曲线检验,训练集平均受试者工作特征曲线下面积为0.91,可信度高。     

基于MaxEnt模型的大豆蚜全球潜在地理分布分析

【目的】为预测和分析大豆蚜Aphis glycines的全球潜在地理分布,研究大豆蚜分布与环境变量之间的联系。【方法】利用最大熵法生态位模型(maximum entropy niche-based modeling, MaxEnt)和地理信息系统软件ArcGIS,根据收集的大豆蚜已知分布点和环境变量,预测大豆蚜的全球潜在地理分布区,推测环境变量对大豆蚜分布的影响。【结果】结果表明,大豆蚜适生区主要分布在低海拔地区,高 度适生区集中在25°~50°N的中国、日本、韩国、朝鲜、加拿大、美国、意大利和格鲁吉亚。决定大豆蚜分布地点的关键环境变量为最暖季度降水量、最暖季度平均温度、最湿季度平均温度、最干月降水量、月平均昼夜温差和温度季节性变化标准差。【结论】大豆蚜潜在地理分布区域广泛,应在各国大豆农产品贸易时做好检验检疫工作,以防止大豆蚜的扩散。     

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.     

Predictive Modeling and Mapping of Malayan Sun Bear (Helarctos malayanus) Distribution Using Maximum Entropy

One of the available tools for mapping the geographical distribution and potential suitable habitats is species distribution models. These techniques are very helpful for finding poorly known distributions of species in poorly sampled areas, such as the tropics. Maximum Entropy (MaxEnt) is a recently developed modeling method that can be successfully calibrated using a relatively small number of records. In this research, the MaxEnt model was applied to describe the distribution and identify the key factors shaping the potential distribution of the vulnerable Malayan Sun Bear (Helarctos malayanus) in one of the main remaining habitats in Peninsular Malaysia. MaxEnt results showed that even though Malaysian sun bear habitat is tied with tropical evergreen forests, it lives in a marginal threshold of bio-climatic variables. On the other hand, current protected area networks within Peninsular Malaysia do not cover most of the sun bears potential suitable habitats. Assuming that the predicted suitability map covers sun bears actual distribution, future climate change, forest degradation and illegal hunting could potentially severely affect the sun bear’s population.     

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.     

未来气候变化对不同国家茶适宜分布区的影响

茶是对气候变化敏感的重要经济作物, 评价全球气候变化对茶分布和生产的影响对相关国家经济发展和茶农的生计至关重要。本研究基于全球858个茶分布点和6个气候因子数据, 利用物种分布模型预测全球茶的潜在适宜分布区及其在2070年的不同温室气体排放情景(RCP2.6和RCP8.5)下的变化。结果表明: 当前茶在五大洲均有适宜分布区, 主要集中在亚洲、非洲和南美洲, 并且最冷季平均温和最暖季降水量主导了茶的分布。预计2070年, 茶的适宜分布区变化在不同的大洲、国家和气候情景间将存在差异。具体来说, 茶的适宜分布区总面积将会减少, 减少的区域主要位于低纬度地区, 而中高纬度地区的适宜分布区将扩张, 由此可能导致茶的适宜分布区向北移动; 重要的产茶国中, 阿根廷、缅甸、越南等茶适宜分布区面积会减少57.8%-95.8%, 而中国和日本的适宜分布面积则会增加2.7%-31.5%。未来全球新增的适宜分布区中, 约有68%的地区土地覆盖类型为自然植被, 因此可能导致新茶树种植园的开垦和自然植被及生物多样性保护产生冲突。     

基于MaxEnt模型的白缘象甲潜在地理分布区识别

【目的】白缘象甲Naupactus leucoloma是中国进境植物检疫性有害生物，对农作物和栽培植物的潜在危害风险较高。自20世纪在美国被首次发现以来，在全球多个国家内发生扩散，造成严重的经济损失。本研究旨在对白缘象甲的潜在地理分布区进行识别并进一步分析其定殖和扩散风险。【方法】基于白缘象甲的752个有效分布记录和10个环境变量，利用MaxEnt模型和ArcGIS软件对白缘象甲的潜在地理分布区进行识别，同时综合环境变量贡献率和刀切法(jackknife)检验评估制约其潜在地理分布的重要环境变量。【结果】白缘象甲在全球的潜在适宜生境主要分布在美国东南部、法国西南部地区、西班牙北部地区、土耳其西北部地区等地，在我国暂时没有其高适宜生境的分布。在我国适宜生境的分布集中在中部和东部沿海地区10余个省份。在影响白缘象甲潜在地理分布的环境变量中，以最干月降水量、年平均气温和最冷月最低温为重要影响变量，其中气温起主导作用。【结论】白缘象甲有一定的入侵、定殖和扩散风险。建议农林行业部门、海关口岸加强调查、检疫和监控工作，严防白缘象甲传入对我国农作物造成危害。     

气候变化对黄土高原及邻近地区稀有种枯蝉分布的潜在影响(英文)

【目的】未来数十年的气候变化预计会是造成很多物种生境丧失的一个重要因素。对适应能力相对脆弱的地方性物种,预测气候变化对其生境的影响将对生物多样性保护具有重要意义。【方法】本文基于最大熵模型,对珍稀蝉科中国特有种枯蝉Subpsaltria yangi在当前和未来气候条件下的生境适宜度进行了评估。【结果】结果表明,枯蝉主要局限分布于黄土高原及邻近地区。预计至2050年,即使在温和的气候变化情景下,枯蝉的生境面积也会明显减少。影响枯蝉栖息地分布的关键因素为年平均气温、最冷月的最低气温、最冷季的平均气温和最潮湿月份的降水量。枯蝉现存种群栖息地应当受到保护,甘肃天水和陕西延安地区应作为枯蝉分布的核心区予以保护,以应对气候变化对其生境带来的影响。【结论】本研究获得的枯蝉适宜生境分布图可以为该稀有物种的新种群发现、现生种群分布地土地规划管理以及有效的自然保护区设立提供重要信息。