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。     

利用昆虫携带的花粉初探西藏入侵植物印加孔雀草在当地传粉网络中的地位

入侵植物在新生境中成功定殖后, 通过利用当地传粉昆虫促进繁殖可以更好地保证种群的扩张, 但是入侵植物在当地传粉网络中的角色和地位仍不是很清楚。本文利用西藏近年发现的入侵植物印加孔雀草(Tagetes minuta), 分析其访花昆虫所携带的植物花粉种类, 构建了植物花粉-传粉者网络, 探讨印加孔雀草快速入侵和扩张的可能机制。结果表明印加孔雀草为泛化传粉系统, 共有13种昆虫访花, 其中12种携带有印加孔雀草花粉, 所有花粉中印加孔雀草花粉数量占比为89.89%。12种印加孔雀草传粉昆虫中, 4种泛化传粉昆虫(1种蜂、2种食蚜蝇和1种蝇)是其主要传粉昆虫。本研究揭示印加孔雀草在较短时间内已经成功利用多种当地泛化传粉昆虫为其授粉, 已顺利融入当地的传粉网络, 今后需要更加重视对印加孔雀草的防控。     

四川省岷江冷杉对气候变化的响应及其潜在分布格局

四川省是我国气候变化的敏感区之一,区域气候的暖干化趋势严重影响植物物种组成与分布。岷江冷杉(Abies faxoniana)作为我国特有种,其分布的动态变化对气候变化具有十分重要的指示作用。基于现有岷江冷杉分布数据、气候、土壤、地形等环境因子,运用最大熵模型(MaxEnt)预测当代气候条件下岷江冷杉潜在分布区,并分析未来时期(2050s和2070s)不同气候变化情景下(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)岷江冷杉潜在适生分布区,筛选影响岷江冷杉分布的主导环境因子及阈值,探讨岷江冷杉分布对气候变化的响应机制。结果表明：(1)当前岷江冷杉的高适生区集中分布于岷江流域上游地区,在未来两个时期岷江冷杉潜在中、高适生区的面积较当代气候条件下适生区面积均有所增加,且适生区总体向四川南部扩张,北部适宜生境丧失。(2)岷江冷杉潜在中适生区在低排放浓度下(RCP2.6)面积占比最高,而潜在高适生区在高排放浓度下(RCP8.5)的面积占比最高。(3)影响岷江冷杉分布的主要环境因子分别是：降水季节性变异系数、气温年变化幅度、年降水量和海拔(累计贡献>70%)。适宜岷江冷杉潜在分布的环境条件是气温...     

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...     

不同气候条件下沙冬青属植物在我国的潜在分布——基于生态位模型预测

沙冬青属（Ammopiptanthus）植物是古地中海第三纪孑遗濒危物种,包括沙冬青（Ammopiptanthus mgolicus）和矮沙冬青（Ammopiptanthus nanus）,主要分布在我国西北干旱、半干旱地区,其不仅具有较高的研究价值,同时对我国西北干旱地区生态环境具有十分重要的作用。近年来由于全球气候变化及人为干扰等因素,沙冬青属植物天然分布面积骤缩,濒临灭绝。本研究利用MaxEnt模型、Bioclim模型和Domain模型对沙冬青属植物在我国末次间冰期（Last Interglacial）、末次冰盛期（Last Glacial Maximum）、当代和2050年（RCP4.5和RCP8.5）4个时期气候情景下的潜在适生区进行预测。结果表明：MaxEnt模型对沙冬青属植物潜在分布区的预测具有极高的准确度,所有模型的平均受试者工作特征曲线下面积（AUC测试值）均高于0.80。当代沙冬青最佳及高适生区占全国总面积的2.78%,主要集中在内蒙古中部、宁夏北部和甘肃北部等地;未来沙冬青最佳及高适生区在现有分布范围呈现向外扩张的趋势,主要分布在内蒙古鄂托克旗、鄂尔多斯、阿拉善左旗、宁夏吴忠和甘肃民勒县等地。当代矮沙冬青最佳及高适生区占全国总面积的2.23%,主要集中在新疆南部;未来矮沙冬青最佳及高适生区向新疆乌恰县南部、乌鲁木齐北部移动和扩大,主要分布在新疆乌恰县、乌苏市、吐鲁番市和乌鲁木齐市。未来2050年（RCP4.5和RCP8.5）两种气候情景下沙冬青和矮沙冬青的潜在分布总面积均有所增加,与当代相比变化不明显,但不同适生等级的潜在分布面积变化较大,在更高的CO₂排放量（RCP8.5）情景下沙冬青和矮冬青的最佳及高适生区范围的预测结果都将减少。从气候因素角度考虑,研究表明未来气候情景下沙冬青属植物的适生区变化过程中,年均温（Bio1）、最湿月降水量（Bio13）和温度季节性变化（Bio4）是影响沙冬青属植物分布的关键因子,并为我国西北干旱半干旱地区具有重要的经济价值并将持续其生态服务功能。     

入侵植物印加孔雀草在不同生境的种群构件生物量及其分配特征

印加孔雀草是中国西藏新近入侵种,其危害已初见端倪,但我国鲜有对其入侵机理的研究。为探究印加孔雀草在异质环境下的种群构件生物量及其分配特征,进一步深入了解其生存策略和易入侵生境。该研究在菜园、果园、路边、荒地和河滩等五种典型入侵生境内对其花果期的种群构件生物量进行了测定和分析,计算了表型可塑性指标值。结果表明:(1)印加孔雀草种群各构件生物量的基本规律为茎>花果>叶>根,在路边最大,菜园最小,两地间各值均存在显著差异(P<0.05)。(2)印加孔雀草各构件生物量的总变异系数(CV)和可塑性指标(PI)的均值分别为46.93%和61.44%。(3)印加孔雀草繁殖与营养构件生物量比的关系为荒地>路边>果园>河滩>菜园,根冠比表现为菜园>荒地>河滩>路边>果园。(4)印加孔雀草各构件之间、各构件与总生物量间都存在显著的正相关关系,体现了其整体协调的生存策略。上述结果表明,印加孔雀草能通过各构件生物量的调整来适应异质生境,具有较高的可塑性;高繁殖输出和对异质环境的适应性可能是其成功入侵的重要原因。     

未来气候变化对粤港澳地区杜鹃花适生区的影响

位于我国南方丘陵的粤港澳地区拥有丰富杜鹃花资源,长期以来受杜鹃花不适宜在高温低海拔地区进行开发利用等思想的影响,该区域野生杜鹃花的开发、保护与利用研究寥寥无几,但低海拔野生杜鹃花在气候变化下正面临较高灭绝风险。基于粤港澳地区杜鹃花属(Rhododendron)14个筛选后的野生物种229个标本点位数据,利用最大熵模型(Maxent)模拟粤港澳地区野生杜鹃花在2070年低、中、高3种温室气体排放模式(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下的适生区范围大小与方向的变化及其主导环境变量。研究发现未来粤港澳地区野生杜鹃花的适生区范围整体呈缩小趋势,且随着温室气体排放浓度的增加,即从RCP2.6到RCP8.5,越来越多杜鹃花物种适生区呈现向高纬度、高海拔方向迁移的趋势;对杜鹃花分布影响最大的变量为最冷月的最低温、温度季节性和最干月降水量。本研究通过探究气候变化对野生杜鹃花适生区范围的影响,以期为粤港澳地区野生杜鹃花的保护与开发利用提供科学指导。     

印加孔雀草入侵生态风险评估及其管理措施

【目的】印加孔雀草为菊科一年生草本植物,原产南美洲,现已在我国多个地区发现,局部呈现生态危害。分析印加孔雀草生态适应性特点,可以有针对地提出其风险指标体系和判断标准,确定其危险级别。【方法】对印加孔雀草的分布、危害情况及生物学特性进行调查,定性分析其生态适应性特点,定量分析评估其生态风险,确定其危险级别。【结果】根据风险指标体系准则层的赋值,其中入侵性R_1为83,适应性R_2为88,扩散性R_3为65,危害性R_4为84,计算得出印加孔雀草风险值(R)=8061,属于具有危害性和侵入性的物种。【结论】印加孔雀草为具有危害性和侵入性的物种,应严格禁止引入。由于该植物已经传入我国,应采取必要的应急措施,开展检疫、监测和灭除,防止其传入其他还未发生的地区。     

基于生态位模型的外来入侵种克氏原螯虾在中国的适生区预测

克氏原螯虾在20世纪初作为重要的水产品引入中国,但因其繁殖能力强、生长迅速、适应性强、喜掘洞穴,对农作物、池埂及农田水利有一定破坏作用,降低入侵地区当地物种多样性,对当地生态系统造成严重危害。因此,研究未来气候情景下克氏原螯虾适生区的变化,可为其监控和管理措施提供关键信息,有效预防和控制其蔓延。本研究基于克氏原螯虾的分布点,应用最大熵(MaxEnt)模型和规则集遗传算法(GARP)模型模拟了当前气候条件下克氏原螯虾在中国的潜在适生区,并预测了2041—2060年和2061—2080年克氏原螯虾在4种气候变化情景下(RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0、RCP 8.5)的分布,采用ROC曲线对预测结果进行检验和评价。结果表明: 在当前气候条件下克氏原螯虾集中分布在上海、江苏、浙江、安徽等长江沿岸地区;最冷季平均温度、最冷月最低温度对克氏原螯虾分布影响最大,其次是温度季节性变化、最暖月最高温度和最干月降水量。在未来气候情景下,2061—2080年克氏原螯虾的适生区面积有不同程度的变化,在RCP 2.6和RCP 4.5情景下总适生面积增加,但在RCP 8.5情景下呈先增后减趋势,而在RCP 6.0情景下无明显变化;克氏原螯虾适生区在空间分布上不仅有纬度方向上的扩散,也有向海拔较高地区迁移的趋势。     

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。     

Ecological comparison between duckweeds in central Italy: The invasive Lemna minuta vs the native L. minor

The American duckweed Lemna minuta shows an invasive behaviour in Europe, causing weed problems in aquatic habitats there. Few studies addressed this species’ ecological requirements for a suitable establishment in a site. In this paper, L. minuta populations were analysed through field surveys so as (1) to define the autoecology of this duckweed as regards the main environmental factors characterizing invaded habitats, and (2) to identify possible overlaps/differences in ecological requirements between the alien L. minuta and the common native L. minor, with which it is often associated and in direct competition. The occurrence/abundance of the two species and environmental data were collected from 41 wetlands in central Italy. Currently, L. minuta is more common and abundant than L. minor in the study-area, despite its recent arrival there (2007). The two species have a partially overlapped autoecology. However, L. minuta differs from L. minor since it occurs in waters which are less alkaline, slightly less warm, and richer in nitrates. It shows tolerance for environmental conditions which are limiting for most of macrophytes, including L. minor, such as high shading and low water oxygenation. This enables L. minuta to increase its invasion potentiality and thus to enlarge its distribution area.     

Allelopathic potential of Tagetes minuta terpenes by a chemical, anatomical and phytotoxic approach

The dominant terpenes in the essential oils of the leaves and reproductive structures of Tagetes minuta L. (Asteraceae) were studied throughout its life cycle in a natural population. The anatomy of the secretory cavities was described in order to correlate the changes in terpene content with structural changes. Finally, the phytotoxic effect of ocimenones on germination was also evaluated. Monoterpenes increased in both green leaves and reproductive structures throughout the plant's life cycle, whereas the opposite occurred in senescent leaves. Spathulenol was the main component in senescing leaves. The highest content of ocimenones, the bioactive components of the essential oil, was found in the reproductive structures. Bioassays showed that both pure ocimenones and fruit material from T. minuta delayed and inhibited the germination of cohabitant species. A relationship between allelopathy, biosynthesis, catabolism and terpene release is proposed for the chemical ecological effect of T. minuta.     

未来气候变化对孑遗植物鹅掌楸地理分布的影响

为了解未来气候波动对鹅掌楸(Liriodendron chinense)潜在适生区的影响,利用最大熵模型(Maxent)和地理信息系统(ArcGIS)软件,结合物种地理分布点信息,对鹅掌楸当前适生区分布进行了模拟和划分,同时预测了2061-2080年间气候变化条件下鹅掌楸的潜在适生分布区变化,进而分析影响鹅掌楸地理分布的主要气候因子。结果表明,Maxent模型预测的准确性较高,受试者工作特征曲线(ROC)的曲线下面积(AUC)均大于0.9。在未来4种不同的气候变化场景下(RCP 2.6、RCP4.5、RCP 6.0和RCP 8.5)鹅掌楸的地理分布发生变化,在RCP 4.5情景下,鹅掌楸适生面积明显增加;RCP 8.5情景下适生面积明显减少,尤其在贵州地区以及贵州、重庆与湖南的交界处。因此,鹅掌楸适生区分布的几何中心不变,而适生面积随着温室气体浓度的增加呈现先增加后减少的趋势。昼夜温差月均值、最湿季降雨和最干季降雨是影响鹅掌楸地理分布的主要气候因子,其累计贡献率达77.1%。     

未来气候变化对广布种麻栎地理分布的影响和主导气候因子分析

为了解麻栎（Quercus acutissima）的潜在分布特征及其对未来气候的响应,运用最大熵模型（Maxent）模拟在当前气候条件下麻栎的潜在分布格局,预测未来不同温室气体排放情景下的格局变化,并分析影响其分布的主导因子。结果表明,Maxent模型有较好的预测能力,AUC值大于0.95。当前气候条件下,麻栎广泛分布于我国南方大部分地区和陕西、河南、山西、甘肃、北京、辽宁等北方省市。此外,在日本、朝鲜半岛、老挝、越南、缅甸、尼泊尔、不丹、印度、巴基斯坦等国家和地区亦存在不同程度和范围的麻栎适生区域,麻栎总适生区域面积达11.57×10⁵km²。在RCP2.6和RCP8.5情景下,麻栎适宜分布区域向北和西南方向扩展,新增适生区面积为（2.49~3.02）×10⁵km²;适生区域丧失主要集中在广西南部、广东南部和缅甸东部等地。影响其分布的主导气候因子为最暖季降水量、等温性、最干季均温、最冷月最低温,因子贡献率分别为54.2%、13.7%、8.8%和7.8%。这为麻栎的栽培和保育研究提供了参考依据。     

The effect of fractionated Tagetes oil volatiles on aphid reproduction

The biological activity of essential oil volatiles from Tagetes minuta L. (Mexican marigold) against three aphid species was investigated in a series of laboratory experiments. The aphid species (Homoptera: Aphididae) studied were: Acyrthosiphon pisum (Harris) (pea aphid), Myzus persicae (Sulzer) (peach‐potato aphid), and Aulacorthum solani (Kaltenbach) (glasshouse and potato aphid). Tagetes minuta oil volatiles significantly reduced aphid reproduction (up to 100% after 5 days of exposure). The effect depended on the quantity of essential oil used, and varied with the aphid species tested. Pea aphids were the most susceptible. Tagetes minuta oil was fractionated by vacuum distillation. Fractions and three pure compounds (limonene, (Z)‐ocimene, and β‐caryophyllene) were tested using the same experimental technique. The chemical composition of the volatiles was investigated by headspace–solid phase microextraction–gas chromatography mass spectrometry (HS‐SPME‐GCMS), and the main constituents of the oil were identified. Overall, applied in equal quantity, fractions predominantly containing sesquiterpenes and oxygenated monoterpenoids were more effective in restricting aphid population growth than fractions predominantly containing monoterpenes. When tested as a pure compound, the sesquiterpene β‐caryophyllene produced a greater effect than the monoterpenes limonene and ocimene. The study demonstrates that T. minuta oil volatiles have potential for aphid control.     

气候振荡背景下宁夏枸杞地理分区变迁研究

宁夏枸杞在中国北方广泛分布,重建宁夏枸杞的历史地理分布格局,确定其环境分布限制,为其种质资源保护和植物形成与进化趋势研究提供理论依据。该研究以宁夏枸杞(Lycium barbarum)为代表,采用MaxEnt模型对该物种228例野生有效分布点和19个环境变量进行评估,以明确影响其分布的相关环境因子;并对末次间冰期以来不同时期的地理分布格局进行建模分析,以揭示在气候变暖条件下宁夏枸杞适宜分布区的变化趋势,预测未来(2050s和2070s)在RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0三种CO₂排放情景下宁夏枸杞的潜在地理分布变化。结果表明：(1)温度对宁夏枸杞的分布至关重要,其中最冷季度平均温度是影响该物种分布最重要的气候因子。(2)所建模型对宁夏枸杞的适宜分布区的模拟结果与当今实际分布一致,但分布区域比实际分布区域大。(3)宁夏枸杞的适宜分布区面积在末次冰盛期进行了收缩,而在末次间冰期分布区面积明显扩大(最大为4.23×10⁶ km²),并呈现出向北推进和向南退缩的趋势。(4)在未来3种气候情景下宁夏枸杞的适宜分布区面积均趋于缩小;随着气候变暖的加剧,宁夏枸杞适宜分布区将向高纬度和高海拔地区迁移,且生境破碎化现象比现在更加严重。(5)在RCP2.6 2070s情景下,宁夏枸杞质心向西迁移108.66 km;在RCP6.0 2070s情景下,宁夏枸杞质心向东北迁移30.23 km。研究认为,宁夏枸杞的分布格局对气候变化具有强烈响应,随着气候变暖,宁夏枸杞的适宜分布区将向高纬度和高海拔地区迁移。     

基于随机森林模型预测气候变化对黄颡鱼适生区的影响

作为对温度等相关环境条件要求较高的温水性鱼类, 全球气候变化引起栖息水域环境的改变可能会对黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)自然资源的分布产生影响。研究基于黄颡鱼物种分布信息、WorldClim气候数据(BCC-CSM1-1、CCSM4和MRI-CGCM3气候变化模型以及RCP2.6和RCP8.5温室气体排放情景)与集成学习算法随机森林(Random forest)对黄颡鱼当前、2050s和2070s潜在栖息地进行预测。所研究结果表明: (1)预测模型的Area Under the Curve (AUC)高达0.971, 指示模型的泛化能力较好, 结果可靠性较高; (2)结点纯度(Node purity)评判表明平均温度日较差和最暖季度降水量是预测黄颡鱼潜在分布的最重要环境因子; (3)在未来气候变化条件下, 黄颡鱼的栖息地中心逐渐脱离我国的东部和中部等地并北移, 且其高适生区面积逐渐减少。就黄颡鱼潜在栖息地以及影响其分布的主要生态条件进行相关研究, 对于黄颡鱼种质资源保护区的划分、渔业管理和潜在的生物入侵防控具有现实意义, 并可为东亚地区其他淡水鱼类应对气候变化的响应提供参考依据。