气候变化背景下基于MaxEnt模型的刺梨潜在适生区分布预测

为阐明气候变化背景下刺梨(Rosa roxburghii)在中国的潜在适生区分布,该研究基于刺梨的自然分布数据及当代(1960~1990)、未来(21世纪50年代及70年代)气候因子数据,采用最大熵(MaxEnt)模型模拟了当前和未来气候情景下刺梨在中国的潜在适生区,并确定影响其地理分布的主要气候因子。结果表明:(1)温度因子是影响刺梨分布的关键气候因子,尤其是最冷月份最低温度(BIO06)对模型的百分比贡献率和排列重要性分别为66.7%和53.4%。(2)在当代气候条件下,刺梨的总适生区面积为3.50×10⁶km²,占中国陆地面积的36.44%。其中,高度适生区面积为2.05×10⁵km²,占总适生区面积的5.87%,主要分布在贵州西部、四川中部及川渝陕边境。(3)未来气候变化情景下,刺梨的总适生区和低度适生区面积将增加,而中、高度适生区面积将减小。在21世纪70年代RCP4.5气体条件下,中、高度适生区面积均出现最小值,分别为7.07×10⁵km²和2.80×10⁴km²,仅占当代中、高度适生区面积的53.30%和13.65%。研究发现,刺梨的适生区随着气候变化略增加并有向高纬度地区迁移的趋势,但在四川中部及川渝陕边境的高度适生区显著减少,将来主要分布于贵州省。     

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。     

基于MaxEnt模型的中国白杄分布格局及未来变化

白杄(Picea meyeri)1989年被评为内蒙古自治区Ⅱ级保护珍稀濒危植物。该研究基于白杄在中国地区的50条有效分布点记录和12个环境因子变量,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件分析全新世中期、现代、2050年和2070年四个时期白杄在中国的潜在地理分布,通过环境因子的贡献率和刀切法检验确定限制现代潜在地理分布的主导因子,并利用响应曲线确定环境因子变量的适宜区间,以明确不同时期白杄潜在地理分布区域和面积,为白杄的引种以及保护管理提供依据。结果显示:(1)MaxEnt模型预测受试者工作曲线面积(AUC)为0.979,说明该模型预测的潜在分布精度准确,预测结果的可信度高。(2)影响白杄潜在分布的主要气候因子及其适宜生长范围为:海拔(1200~2300 m)、昼夜温差与年温差比值(25%~28%)、最湿月降雨量(90~145 mm)和年平均温度(0~5℃)。(3)现代白杄在中国的潜在地理分布总面积为103.56万km²,主要位于内蒙古中西部地区(九峰山、正蓝旗、多伦县)、山西省大部分地区(大石洞、五台山)以及河北省部分地区(雾灵山、塞罕坝)。(4)从全新世中期到现代气候条件下,白杄在内蒙古北部高纬度地区的潜在分布区面积减少,生存适宜度降低,内蒙古中部大部分最适生区丧失;2070年RCP2.6排放情景下,白杄在山西省、河北省等低纬度地区的适生区也基本丧失,与现代分布区相比,白杄在未来气候条件下的适生区缩小,并且向内蒙古东北方向迁移。研究表明,从全新世中期到2070年,白杄的潜在分布区面积逐渐缩小,且有向高纬度、高海拔地区迁移的趋势,其最适生区范围也向内蒙古东北地区移动。     

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。     

气候变化对杉木适生区和生态位的影响

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国主要的造林树种之一,具有重要的药用、经济和生态服务功能。在全球变暖趋势持续的背景下,气候成为制约物种生存和发展的重要因素,其中空间分布和生态位变化对生态过程的解释至关重要。基于211个杉木分布点和20个环境变量,利用MaxEnt模型和R语言的ecospat软件包对杉木适生区和生态位的变化进行研究,分析杉木对未来气候持续变暖的响应。结果表明杉木当前潜在适生区219.67万km²,约占国土总面积的22.88％,主要分布在我国800 mm等降水量线以东的地区,年均温、昼夜温差日均值和最干月降雨量是影响杉木分布的最主要环境变量。未来杉木适生区分布将沿着经纬度方向迁移,高度和低度适生区面积均不断减少。主成分分析（PCA）表明杉木气候生态位在不同时段不同代表性浓度路径下发生转移和扩展,气候生态位中心将向年均温和最暖季降雨量移动。生态位重叠指数均呈现不断下降的趋势,且RCP8.5情景下的生态位重叠率下降最为明显。结果表明全球气候变暖会改变物种的空间分布区域,并将对现存的生态系统产生不同程度的影响。杉木与气候变化关系的研究拓展了人们对气候变化与植物物种生态特征的认识,为杉木乃至乔木树种的保护和利用提供了理论依据。     

基于MaxEnt模式的白头叶猴栖息地评价——以广西崇左白头叶猴保护区为例

针对物种分布格局与其环境变量关系的研究,对于生态廊道规划与环境恢复研究具有重要意义。本文以白头叶猴（Trachypithecus leucocephalus）为研究对象,针对广西崇左白头叶猴国家级自然保护区51个白头叶猴分布点和11个环境变量数据,利用MaxEnt模型（maximum entropy modeling）对栖息地适宜性进行综合评价,通过模型生成栖息地适宜度指数（habitat suitability index,HSI）阈值,划定研究区域为低适生区、适生区和高适生区3种类型,其中低适生区面积为5 061.43 km²,适生区和高适生区面积分别为42.80 km²和20.63 km²。主要环境变量分析表明：年均降水量、土地利用分类、坡度和年平均气温的综合贡献值分别为54.6%、17.4%、11.8%和9.5%,4项环境变量累积贡献值达到93.3%,是影响白头叶猴分布的主要环境因素。为更有效保护白头叶猴及其栖息地,建议在保护区规划生态廊道,扩大恢复区内白头叶猴适宜栖息地面积,以促进白头叶猴种群间基因交流。     

末次冰盛期以来香果树潜在地理分布格局变迁

香果树是中国特有的单种属孑遗树种,探讨末次冰盛期以来香果树在中国的潜在地理分布格局及其变化,对研究茜草科乃至中国亚热带植物区系的系统发育、古生态和古气候变迁等具有重要作用。研究基于最大熵MaxEnt模型与ArcGIS空间分析技术,利用香果树分布点位信息与气候数据,构建其在末次冰盛期(LGM)、全新世中期(MID)、当前(1960—1990年)以及未来(2061—2080年)的潜在地理分布格局,探明其分布格局的变化趋势,揭示引起其潜在地理分布格局改变的关键因子。结果表明,香果树当前适生区总面积约197.575×10⁴ km²,主要位于中国亚热带地区,其中高适生区集中分布于四川盆周山地、武陵山与武夷山地区,最干季度平均温、最湿月降水量、最冷季度降水量是限制其分布的主要气候因子。末次冰盛期时香果树广泛分布于中国亚热带地区,随后适生区开始缩减且向内陆退缩,全新世中期后适生区面积继续缩减并向高纬度地区迁移。随着全球气候变暖,在不同排放情景下香果树适宜生境面积均进一步缩减并向西与高纬度地区迁移。总体而言,从末次冰盛期至未来,香果树适生区呈现持续缩减并向西...     

基于MaxEnt模型的芬芳安息香潜在适生区预测

【摘要】芬芳安息香(Styrax odoratissimus Champ.)为安息香科落叶乔木, 具有很高的观赏价值和开发利用潜力, 明确芬芳安息香的潜在分布格局及其对气候变化的响应, 对于有效利用其野生资源及科学引种具有重要意义。本文基于198条现代分布记录和6个生物气候变量, 利用MaxEnt模型对其现在和2070年(温室气体排放情景为典型浓度目标8.5)的潜在地理分布进行模拟预测, 采用贡献率、置换重要值比较和刀切法进行检验, 综合分析各环境变量对芬芳安息香潜在分布格局的影响。结果表明, MaxEnt模型模拟预测精度较高(AUC=0.974±0.004); 芬芳安息香现代高度适生区主要集中在我国浙江大部, 福建东部, 安徽南部, 安徽、湖北交界, 江西、湖南、广西交界处以及湖北西南部地区; 2070年芬芳安息香的适生分布区往东南方向偏移, 高度适生区面积急剧减少; Jackknife检验表明, 降水因子和温度因子共同影响着芬芳安息香的分布, 其中最干季降水量可能是制约其地理分布的关键因素。     

气候变化对雪豹全球潜在适生区分布的影响与评估

气候变化不仅是人类正在面临的挑战,也是野生动物需要应对的危机。雪豹(Panthera uncia)作为亚洲中部高原和山脉的旗舰种,它的生存和繁衍可以反映青藏高原等地区生态系统的健康状况。青藏高原等地区的气候变暖速度远快于全球平均水平,研究气候变化对雪豹的生境的影响对于高原物种的保护有重要意义。以雪豹为研究对象,采用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)气候模式下四种共享社会经济路径(SSPs)对应的未来21世纪中期和21世纪末期的环境数据,并基于最大熵模型(MaxEnt),结合ENMTool、SDMTool、ArcGIS和R等工具对当前和未来全球不同发展模式引起的气候变化对雪豹适宜生境的影响进行了模拟预测和分析评估。研究发现：(1)影响雪豹分布的主要环境因素包括：两种气候变量(年平均气温和最冷月最低温度),两种地形变量(海拔和坡度)和一种水文变量(距离最近河流的距离)。(2)当前气候模式下雪豹的全球潜在适宜分布区的总面积约为1122.05万km²,其中低适生区面积为534.5万km²,中适生区面积为386.15万km²...     

全球变化格局下重要传粉昆虫大蜜蜂的潜在适生区变化

【目的】当前全球气候变化、土地利用改变、人类活动加剧等正威胁着传粉昆虫的多样性及分布;蜜蜂是生态系统中重要的传粉昆虫类群,对气候、环境变化响应敏感。本研究以重要的传粉昆虫大蜜蜂Apis dorsata为对象,探讨全球变化格局下其潜在适生区变化以及影响其分布的关键因子。【方法】通过文献、馆藏和野外调查系统收集了全球范围内大蜜蜂的物种分布数据,使用13个环境变量通过MaxEnt模型模拟了大蜜蜂当前的潜在适生区;使用9个气候变量并结合公共地球系统模型(CCSM4)模拟了大蜜蜂过去、当前和未来的潜在适生区。【结果】AUC比率显示MaxEnt模型对大蜜蜂的潜在适生区模拟具有较高的准确性,模拟结果表明大蜜蜂的中高潜在适生区主要分布在南亚和东南亚湿润的热带雨林、热带季节性雨林和低地雨林。人类影响、温度季节性变化、等温性、最冷季均温和海拔是影响大蜜蜂潜在适生区的5个最主要因子;在人类影响下大蜜蜂的潜在适生区向山区和连片的湿润常绿森林区收缩,中高潜在适生区显著减少且呈破碎化趋势。基于9个气候变量和CCSM4气候模型对过去、当前和未来的模拟结果显示：在过去的末次冰盛期,东南亚地区可能是大蜜蜂的避难所;在未来,广布于热带地区的大蜜蜂适生区与当前的相近,且部分地区适生指数升高。【结论】基于气候的模拟结果显示大蜜蜂能积极应对未来气候变暖,但随人类活动的加剧及全球气候变化,大蜜蜂仍然面临较大的威胁,需要加强其在南亚和东南亚的中高潜在适生区的重视和保护。     

基于MaxEnt模型不同气候变化情景下的豆梨潜在地理分布

针对豆梨的原生境保护和资源利用问题,本研究基于豆梨全球236个分布点和19个环境因子,利用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(GIS)预测了豆梨在不同气候条件下的全球生态适宜区.结果表明: 豆梨的生态适宜区主要集中在北美洲、亚洲等地区,面积共约1.6×10⁷ km².其中,中国生态适宜度较高的地区主要分布在湖南省、湖北省、安徽省、江西省、江苏省、浙江省、福建省等地.影响豆梨地理分布的主要气候因子是年平均气温和年降水量,气温季节性变化次之.由模型预测可知,在不同的气候背景下,豆梨适宜生境和低适宜生境的面积有所不同.在空间分布上,豆梨适宜生境和低适宜生境的范围和几何中心都由东部向西部地区扩散,北美洲的适宜生境增长较快,而欧洲地区的低适宜生境增长较快.     

滇龙胆草野生资源的地理分布与生物气候特征

利用国家标本资源共享平台提供的物种分布数据,结合野外实地调查和MaxEnt模型对滇龙胆草适宜分布区进行模拟和验证,分析滇龙胆草地理分布与气候因子间的关系.结果表明:模型训练集和验证集曲线下面积(area under curve,AUC)值均>0.90,表明模型预测精度高,预测结果较准确.滇龙胆草分布区地理坐标范围:22.2°-28.75°N,98.48°-110.59°E.适宜的海拔范围为1830^1959 m.适生区总面积约63.92×10^4 km^2;其中,高度适生区4.33×10^4 km^2,中度适生区21.42×10^4 km^2.云南、四川、贵州3省适生区面积合计约59.10×10^4 km^2,占全国适生区面积的92.46%.影响滇龙胆草地理分布的主要气候因子有3、6和8月太阳辐射,温度年较差,最暖季均温,10月和11月平均降水量及最干季降水量.偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分析表明,分布区以北和以东的太阳辐射(3月、6月和8月)、温度年较差、10-11月平均降水量、最干季降水量是主要的限制因子;分布区以南主要限制因子是6月太阳辐射、最暖季均温、10月和11月平均降水量.限制滇龙胆草向四川盆地、广西盆地分布的主要气候因子是太阳辐射、温度年较差、最暖季均温、年生物温度和年可能蒸散量.综合分析认为,滇龙胆草的适生区主要位于云贵高原,上述地区的亚热带湿润气候最适宜滇龙胆草生长.     

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。     

孑遗濒危植物四合木(Tetraena mongolica)的地理分布与潜在适生区预测

以孑遗濒危植物四合木（Tetraena mongolica Maxim.）为对象,利用MaxEnt模型和Bioclim模型预测其在我国的潜在适生区,结合刀切法及环境变量响应曲线评估影响四合木分布的主导环境因素,运用ArcGIS软件自然间断法对其适生等级进行划分。结果显示：四合木主要分布于我国新疆、西藏、甘肃、宁夏、内蒙古、青海、陕西、山西、河北、辽宁、吉林和黑龙江等省区;在中国的适生区面积为1.49×10⁶ km²,高适生区集中在乌海市毛乌素沙地、阿拉善左旗腾格里沙漠、阴山南部和贺兰山低山地区;2050年四合木潜在分布区将向内蒙古地区北部和东北地区西部方向缩减;两个模型的受试者工作特征曲线下的面积（AUC值）平均值均达到0.8以上,预测结果较准确;环境因子评估结果显示,影响四合木分布的主要环境因子是最冷季度的平均降水量和年温的变化范围,其次是降水量变异系数和温度季节性变化的标准差。     

中国谷子潜在地理分布的多模型比较

谷子是中国干旱和半干旱区主要的粮食作物之一.它耐旱、耐瘠薄、抗逆性强、适应性广,是未来应对干旱形势的重要战略储备作物.本文基于谷子的157个地理分布点数据,利用中国谷子产量与环境指标的相关性分析,选出10个气候指标、7个土壤指标和3个地形指标,采用MaxEnt、EMFA、RF和GAM共4个物种分布模型,分析中国谷子的潜在适宜性分布.结果表明: 4种模型均可成功模拟谷子的潜在地理分布,其中,MaxEnt模型的模拟效果最好.选用的环境指标中,水热条件对谷子生长最敏感.模型结果结合ArcGIS空间分析模块的结果表明,中国谷子的潜在适宜生长区(最适宜区和适宜区)总面积为55.68×10⁴ km²,远远大于当前谷子的实际种植面积,主要集中在东北地区的东北平原、长白山以南与牡丹江流域,华北地区的淮河以北,华中地区汉江以东与大别山以北,西北地区的黄土高原、鄂尔多斯高原南部、祁连山脉东部、天山山脉东部与阿尔泰山脉,西南地区的重庆以北和贵州西部局地区域.