气候变化情景下孑遗植物绵刺在中国的潜在地理分布

绵刺(Potaninia mongolica Maxim.)为我国西北干旱、半干旱地区孑遗濒危荒漠植物,具有重要的生态作用。预测过去、当代及未来气候变化情景下绵刺植物在中国的潜在地理分布区和迁移路线,将为绵刺的保护利用及种群合理建立提供一定的科学依据。基于绵刺在中国的73个有效分布点和8个环境因子变量,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件预测末次间冰期、末次盛冰期、当代及未来绵刺在中国的潜在地理分布变化,综合分析影响绵刺分布的主要环境因子及其适宜范围,并用检验受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)评估模型的精确度。结果表明：(1)MaxEnt模型预测精确度极高,受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)值为0.988,预测显示当代绵刺主要分布在内蒙古中西部地区(阿拉善地区)、宁夏东北部和西北部、甘肃中东部、新疆中部和西部少量狭长分布区,潜在地理分布的总适生区面积约是51.94×10⁴ km~2;(2)影响绵刺潜在地理分布的重要环境因子变量是降雨(最干月降雨量、年均降雨量、最湿月降雨量、最冷季度平均降雨量)和温度(最热月的最高温);(3)从末次间冰期到末次...     

基于最大熵模型的不同尺度物种分布概率优化热点分析: 以红色木莲为例

单一空间尺度构建的最大熵(maximum entropy, MaxEnt)模型是否具有代表性, 是MaxEnt模型应用与发展中面临的重要问题。本研究基于有效的地理分布位点数据, 利用最小凸多边形法(the minimum convex polygon method)在三江并流、云南省及全国3个空间尺度下分别识别了红色木莲(Manglietia insignis)的建模区域, 并进一步建立MaxEnt模型: 使用ROC曲线分析法与遗漏率(omission rate, OR)检验评估MaxEnt模型预测精度; 基于ArcGIS分析分布概率及其热点区域的分布趋势, 并通过分区统计工具Zonal识别潜在适宜分布区域的质心位置; 采用刀切法检验环境因子贡献率。结果表明: (1)不同尺度下红色木莲的MaxEnt模型都有良好的预测效果, 三江并流、云南省及全国尺度下的AUC值分别为0.936、0.887和0.930, OR值分别为0.18、0.15和0.20; (2)各尺度红色木莲的适生区格局呈现一致性分布趋势, 集中在独龙江、怒江和澜沧江3个流域; (3) 3个空间尺度下红色木莲的地理分布受不同环境因子影响, 存在着尺度依赖效应。由此可见, 红色木莲在不同空间尺度下的预测模型有着稳定的性能表现与良好的预测效果。此外, 我们建议在野外实地调查与野生生物资源保护中加强对普通物种的关注, 在预测物种地理分布的研究中将MaxEnt模型与热点分析结合使用。     

互花米草(Spartina alterniflora)潜在分布格局的空间尺度效应

了解不同空间尺度下外来入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)的潜在分布格局,有助于制定科学的防治管理策略,维护滨海湿地的生物多样性。研究基于有效的地理分布点位和环境变量数据集,设置了3个研究区幅度(区域、国家、全球)和5种环境变量粒度(30″、1.0′、2.5′、5.0′、10′),应用最大熵(MaxEnt)模型预测互花米草在不同幅度和粒度下的潜在分布,探究互花米草分布格局及其环境影响因子对空间尺度响应。结果表明：(1)MaxEnt模型在不同空间尺度下的预测效果较好,各尺度下测试集的受试者曲线下面积(AUC)值均大于0.8,真实技巧统计值(TSS)值则超过0.56,但模型的预测精度对空间尺度变化较为敏感;(2)不同空间尺度下互花米草的潜在分布格局存在着显著的差异性,表现为适生区面积会随着空间范围扩大或环境变量分辨率降低而提高,且质心位置也在不断发生地带性转移;(3)空间尺度的变化会削弱主要环境变量的解释力。在大尺度范围和低分辨率环境变量图层中,气候因子的重要性较大,而在相反尺度下地形因子的影响度得到提升;(4)研究区范围与环境变量分辨率不匹配时,模型预测精度和物...     

基于MaxEnt模型的贵州省楠木潜在适生区预测

为揭示楠木(Phoebe zhennan)在贵州省潜在分布特征及其对环境因子的响应模式，该研究基于楠木在贵州省的地理分布点，运用最大熵模型(MaxEnt)与地理信息系统(ArcGIS)方法，结合气候、土壤及地形等30个环境因子，预测楠木在贵州省的潜在适生区，并分析了影响楠木生长的主要环境因子。结果表明：(1) MaxEnt模型AUC平均值为0.843,对贵州省楠木地理分布预测结果良好；楠木潜在适生区呈现以贵州省东北为重点区，从北到南、由东向西适生等级依次降低的趋势，高适生区主要在黔东北铜仁市、黔北遵义市中东部。(2)楠木在贵州省的潜在分布面积为80 013.47 km²,占全省总面积的45.4%,其中高适生区面积占全省总面积的17.4%。(3)等温性(Bio3)、最暖季度降水量(Bio18)、最湿月降水量(Bio13)、最干月降水量(Bio14)、最冷月最低温(Bio6)和温度季节性变动系数(Bio4)等是影响楠木在贵州省潜在分布的重要环境因子。该研究结果为贵州省楠木资源保护区划、种苗扩繁、造林推广与开发利用提供了科学依据。     

基于MaxEnt模型预测未来气候变化情境下红树秋茄(Kandelia obovata)在中国潜在适生区的变化

红树秋茄为自然分布于我国南方热带与亚热带潮间带的木本植物群落,是淤泥质滩涂上特有的植被类型,由其构成的红树林生境在维持海岸生态系统平衡、湿地生物多样性等方面具有重要作用。全球气候变化影响了红树秋茄的地理分布范围,尤其是其分布北界的变化一直是当前红树研究领域的争论焦点之一。基于MaxEnt模型,筛选了141个秋茄现有分布点,并结合筛选后的14个陆地气候变量和2个海洋表层海洋环境因子,模拟了秋茄种群在不同碳排放情景下的潜在适生分布区域。分析了影响秋茄自然分布的主要环境因子,揭示了其在中国大陆分布北界的演化趋势。根据模型结果,当前模拟的潜在分布区与现有分布范围吻合度较高,受试者工作特征曲线下面积(AUC值)为0.990,预测结果优良。通过广义加性模型回归验证表明,主要环境因子与秋茄的生境适生性指数呈显著相关,整体方差解释率为94.7%(R²=0.915),说明MaxEnt模型预测结果可靠稳定。基于环境变量贡献率和刀切法的结果表明海洋表层平均水温、等温性、最暖季度降水量、年平均气温、最热月份最高温度等可能是影响秋茄分布的主要环境因子;等温性(bio＿03)为23.43—3...     

新疆地区草原革蜱MaxEnt分布预测分析

草原革蜱是新疆地区常见的蜱种之一。该蜱能够携带和传播多种人畜共患病原体。为了分析该蜱在新疆的潜在分布模式, 本次预测分布采用了生物气候数据变量数据, 以及草原革蜱GPS出现位点的元数据, 其中包含48个甄选GPS位点, 用以进行MaxEnt分布预测分析和响应曲线分析。 预测分布结果显示, 草原革蜱主要分布在新疆北部。最适宜生存的区域在准噶尔盆地西缘、天山北坡、伊犁河谷地区、塔城地区、天山南坡以及巴音布鲁克草原。模型的AUC值通过10折交叉验证得出, 最终输出的MaxEnt模型的平均AUC值为0.856 ± 0.044(SD), 表明该模型较为可靠。响应曲线及贡献率结果表明, 6个生物气候变量中, 最干月份降水量(Bio14)、等温性(Bio03)和年平均气温(Bio02)对模型的贡献率总计达到了88.5%, 表明草原革蜱较适宜生存的区域分布在降水量和年均气温较高的区域。本次分布预测模型是基于MaxEnt算法得出的, 首个用于分析新疆地区草原革蜱分布的模型。该MaxEnt预测分布模型将有助于新疆地区蜱类种群分布研究、蜱传病原体检测以及蜱源性疾病的风险评估分析。     

唇形科苣叶鼠尾草的新分布及适生分布区预测

在野外调查的基础上,报道了苣叶鼠尾草在贵州和广西的省级新分布。基于苣叶鼠尾草16个分布数据和11个环境因子参数,运用最大熵(MaxEnt)模型对其适生分布区进行预测,并通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线对模型精度进行验证。结果表明:(1)ROC曲线下面积(AUC)均值为0.999,模型预测结果准确性较高,适合苣叶鼠尾草的潜在适生区预测。苣叶鼠尾草的适生区主要分布于中国西南地区以及与中国南部相邻国家的部分地区。核心适宜区集中在中国滇黔桂、四川东部和滇东南中越边境的石灰岩山区。(2)刀切法(Jackknife)检测结果表明,影响苣叶鼠尾草适生分布区的主要环境因子包括:最暖季降水量、最冷月最低温、平均气温日较差以及最冷季降水量等。适生区环境因子的统计分析结果显示,苣叶鼠尾草适宜生长在最暖季降水量650~1500 mm、最冷月最低温0~10℃、平均气温日较差6.5~8.5℃、最冷季降水量0~250 mm的地区。研究结果可为苣叶鼠尾草的资源调查和相关研究提供有利依据。     

未来气候变化下黑沙蒿在中国的潜在地理分布及变迁

黑沙蒿是我国荒漠草原防风固沙的先驱植物,在生态系统恢复和重建中有非常重要的作用,然而其在发挥重要生态功能之余,也给我国北方地区人类的健康带来了一定影响。本研究基于黑沙蒿当前在中国分布的89条有效数据和典型19个气候环境因子,通过MaxEnt模型,模拟了当前和未来(2050s、2070s)2种情景下(RCP 4.5、RCP 8.5)黑沙蒿在中国的潜在分布区,利用ArcGIS软件中SDM工具箱分析黑沙蒿的潜在分布范围及其变化,综合贡献率、刀切法及环境变量响应曲线评估了关键气候因子的重要性,并使用检验受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)对模型精度检验和评估。结果表明: MaxEnt模型模拟效果极好(AUC=0.980),预测显示黑沙蒿主要集中分布在毛乌素沙地及周边地区,该结果与当前实际分布范围相吻合;黑沙蒿在未来2种情景下的潜在高适生区分布面积与当前相比减少了5.2%～26.8%,气候变化对黑沙蒿的分布有一定的负面影响,其中,温度季节变化、最冷季度降水量及年平均温度的影响最大;黑沙蒿未来在中国潜在分布核心区位于毛乌素沙地,且有向东北部(吉林、黑龙江、辽宁及河北部分地区)扩散趋势。     

基于MaxEnt模型的珙桐在中国潜在适生区预测

珙桐为我国特有珍稀树种,预测珙桐潜在适生区可为珙桐物种保护与研究提供重要参考。基于387条中国境内样本分布数据和27个环境因子,利用MaxEnt模型与地理信息系统(geographic information system,GIS),对珙桐在中国的潜在适生区进行预测,并通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线对模型精度进行验证。结果表明:ROC曲线下面积(AUC)平均值为0.951,模型预测结果准确性较高,适合珙桐的潜在适生区预测;珙桐潜在适生区主要位于四川、云南、贵州、湖南、湖北、重庆、陕西和西藏等地区,高适生区呈不规则环状分布,西起横断山区,北达秦岭-武当山-荆山一线,东抵张家界-雪峰山一带,南至贵阳,在西藏东南部的雅鲁藏布江河谷和安徽西部的大别山地区也有分布;气温年较差、年降水量、最冷月最低温、昼夜温差、降水量变异系数等5个环境因子对珙桐潜在适生区预测影响最大,其他环境因子,如地形、土壤、水文等影响较小。     

优于单一最大熵生态位模型的混合烟粉虱生境风险评估模型

预测入侵生物的潜在地理分布、快速评估其高脆弱性区域是实现入侵生物前瞻性风险预警的重要手段。MaxEnt生态位模型是目前应用最广泛的生境风险评估方法,操作简单,预测精度较高,但模型对数据的质量和数量过分依赖。以烟粉虱Bemisia tabaci为对象,引入地理探测器显式描述评价因子的空间关联规律和贡献度,结合MaxEnt生态位模型,提出一种混合生境风险评估模型(Geo-MaxEnt),并与单一MaxEnt生态位模型进行对比。结果表明：(1)地理探测器模型显示,海拔(0.56)、土地利用(0.43)、最热月最高温度(0.36)和年平均温度(0.30),对烟粉虱的空间分布具有显著影响,各因子对烟粉虱生境的影响存在显著的差异。海拔和土地利用PD值最高,是影响烟粉虱生境的主要驱动因子。环境因子的交互作用强化了各个因子的影响力。(2)单一MaxEnt生态位和所构建的模型总体精度分别是94.86%(AUC 0.91)和98.13%(AUC 0.94),相较之下,所构建的模型精度略高,表明所构建的模型是合理的,具有高度的可靠性;(3)对于高风险区,混合模型优于MaxEnt模型,但两者在空间分布方面高度...     

1961-2010年内蒙古草原植被分布和生产力变化——基于MaxEnt模型和综合模型的模拟分析

定量评估气候变化对内蒙古草原植被分布及其净第一性生产力的影响有助于理解干旱区域生态系统结构和功能对气候变化的响应。基于最大熵模型（MaxEnt）评价了气候因子的重要性,进而模拟了1961-2010年内蒙古草原植被的地理分布,同时应用综合模型模拟了净第一性生产力变化。研究表明,湿润指数（MI）、年降水量（P）、最暖月平均温度（T_w）和最冷月平均温度（T_c）是决定草原植被分布的主导气候因子。1961-2010年内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原分布面积分别减少了5%、1%和62%,草原面积整体减少了11%,预示着草原向着荒漠化的方向发展。降水是决定内蒙古草原净第一性生产力变化的最重要因素。     

Expansion of the geographical distribution of an exotic ladybird beetle, Adalia bipunctata (Coleoptera: Coccinellidae), and its interspecific relationships with native ladybird beetles in Japan

The first record of the exotic ladybird beetle, Adalia bipunctata (Coleoptera; Coccinellidae), in Japan was in 1993 at Osaka Nanko Central Park. Since that time, studies on the life history and geographical distribution of A. bipunctata have been ongoing, and its establishment in the Osaka Nanko area has been confirmed. A. bipunctata is a predacious ladybird beetle and a member of a guild that overlaps in habitat and prey with that of native ladybird beetles such as Harmonia axyridis and Menochilas sexmaculatus. We investigated the distribution of A. bipunctata and its interspecific relationships with native predacious ladybird beetles. In some areas, A. bipunctata was dominant in interspecific relationships with native ladybird beetles. For the first 10 years after A. bipunctata was discovered, it occurred only in the Osaka Nanko area, but the present geographical distribution indicates that it has expanded its range. Though the population density of this species was highest at the area recorded first, and tended to decrease in inverse proportion to the distance from Osaka Nanko Central Park, a satellite occurrence was observed in a remote area. The numbers of aphid and tree species (leaf shelter for aestivation and over-wintering) utilized by A. bipunctata have recently increased. Such increases will cause the rate of distribution of A. bipunctata to accelerate. Interspecific competition between H. axyridis and A. bipunctata, which occurs earlier than H. axyridis, may be avoided by desynchronization of the occurrence seasons, and another common predacious ladybird beetle, Coccinella septempunctata, may escape interspecific competition by habitat segregation.     

基于MaxEnt模型评估刺五加在东北地区的空间分布

研究刺五加(Acanthopanax senticosus)在东北地区的潜在分布区及生态适宜性,针对267个刺五加分布样点数据和17个环境因子数据,应用最大熵模型(Maximum Entropy Model,简称MaxEnt)和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)评估刺五加的地理分布。结果表明:最大熵模型的AUC值为0.929,模型预测结果的准确性可信度高,可以用来预测刺五加的地理分布。刺五加生态适宜区主要集中在长白山山脉及小兴安岭东南地区,分布面积约为22.12万km~2,存在概率最高的区域主要在辽宁省东部、吉林省东南部以及黑龙江省中部。影响刺五加地理分布的主要环境因子依次为:年均降水量、森林类型、极端低温、生长季降水量及海拔。耦合了大尺度环境数据、植被群落类型数据与刺五加分布之间的关系,预测了东北地区刺五加的生态适宜区及主导环境因子,为其种群恢复与开发利用提供了科学依据。     

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。     

气候变暖背景下春兰和蕙兰的适生区分布预测

为了阐明气候变暖背景下春兰(Cymbidium goeringii)和蕙兰(C. faberi)在我国的适生区分布变化情况,根据157条分布记录和19个生物气候变量,应用最大熵物种分布模型,对2070年4种温室气体排放情景下春兰和蕙兰在我国的适生区分布进行预测,并筛选影响其地理分布的主要气候因子。结果表明:(1)2070年春兰和蕙兰分布点的年均温(bio1)、最冷月最低温度(bio6)和最冷季平均温度(bio11)等均升高,气候有变暖趋势;(2)受试者工作特征曲线下面积(AUC)值在0.9—1.0之间,模型预测结果可信度较高;(3)影响春兰、蕙兰当前和2070年地理分布的限制性气候因子主要有最冷月最低温度(bio6)、最冷季平均温度(bio11)、年均降水量(bio12)和最干月份降水量(bio14);(4)气候变暖将会对春兰和蕙兰的适宜生境范围和面积产生影响。预测2070年春兰的适宜生境面积将会有所减小,而蕙兰的适宜生境面积将会增加,且整体有向北迁移的趋势。研究结果为野生春兰和蕙兰的生态风险评价和引种提供了重要依据。     

人工柠条-荒漠草地交错带拟步甲昆虫群落多样性

选取宁夏东部盐池县人工柠条灌丛-荒漠草地交错带为研究样地,以距离梯度形式,利用巴氏诱罐法对拟步甲科昆虫群落多样性进行了调查,研究了边缘效应对拟步甲昆虫群落多样性的影响。共采集拟步甲昆虫1405只,分属8属13种。结果表明,克小鳖甲和弯齿琵甲个体数量分别占总个体数的32.74%和43.27%,为该地区的优势种类。拟步甲昆虫在人工柠条灌丛-荒漠草地交错带的分布可分为3种类型,优势种克小鳖甲和弯齿琵甲属于栖息地广布型,但二者并没有表现出十分均匀的适应性,而且他们在各样带的分布呈显著负相关,克小鳖甲的分布趋向于沙生荒漠环境,弯齿琵甲的分布趋向于柠条灌丛;常见种蒙古漠王、小皮鳖甲的分布偏向于喜好荒漠草地;异距琵甲、奥氏真土甲、网目土甲和淡红毛隐甲的分布则偏向于喜好柠条灌丛。拟步甲昆虫丰富度与Shannon-Wiener多样性沿边缘分别向柠条灌丛和荒漠草地内部降低,个体数量总体上沿柠条灌丛、交错带向荒漠草地内部降低,但各样带差异不显著。从季节动态看,荒漠草地和柠条灌丛物种多样性季节变化相似,3种生境拟步甲活动密度季节变化相似。边缘效应强度分析呈现边缘正效应。CCA排序图显示分类地位相近的物种在生态适应上具有趋同性。多元回归分析表明,植被密度影响拟步甲昆虫群落的优势种和个体数量,植被盖度和高度分别影响拟步甲群落的均匀度和丰富度。主坐标分析(PCo A)排序表明人工柠条灌丛-荒漠草地交错带的拟步甲昆虫群落组成与柠条灌丛内部没有明显分化,但趋于向柠条灌丛生境演替。     

未来气候变化下栎树猝死病菌在中国的适生性分析

基于中国国家有害生物检疫信息平台的有关记录和文献以及WoldClim网站,获取栎树猝死病菌的地理分布数据及气候数据,并用SPSS软件和刀切法筛选主导环境变量。利用MaxEnt生态位模型和ArcGIS软件,对栎树猝死病菌现代和未来情景下在我国的潜在适生区进行预测,并计算和绘制栎树猝死病菌高风险区质心转移轨迹。通过不同年份和不同气候情况下的受试者工作特征曲线(ROC)的训练集和测试集受试者工作特征曲线下面积(AUC)值均大于0.91,说明MaxEnt模型准确并适用于预测栎树猝死病菌在我国的潜在分布,同时结合其主要寄主植物的地理分布进一步增强预测模型的可信度。预测结果表明,最冷季度降水量、最冷季度平均温度、最干季度平均温度和年均降水量是影响栎树猝死病菌分布的主要环境变量。而2030s(2021—2040年)、2050s(2041—2060年)和2070s(2061—2080年)在3种气候情景下(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5),栎树猝死病菌的潜在适生区相较于现代情景下都有所增加。此外,高风险区面积在3个年代3种情景下的面积增长率均高于45%。高风险区质心变化的预测结果表...     

入侵性杂草皱匕果芥在中国的适生区预测及分析

[目的]对入侵性杂草皱匕果芥在我国的适生区进行预测,为入侵风险评估和损失预测提供数据支撑,同时为控制预案制定提供科学依据。[方法]先用ENMTools和SPSS分别对分布数据和环境变量进行筛选,再调用R程序包Kuenm校准MaxEnt模型确定最优参数设置,然后使用MaxEnt和ArcMap对皱匕果芥在中国的适生区进行预测,并将已公布的进境粮食指定监管场地、进口粮食加工企业地理位置与皱匕果芥在中国的适生区进行匹配分析。[结果]最冷月份最低温度、温度季节变化标准差和最冷季度降水量是对MaxEnt模型拟合重要性排名前3位的环境变量,最冷月份最低温度可能是影响皱匕果芥发生分布的最重要的自然因素;皱匕果芥在中国的中度适生区占中国陆地总面积的15.13%,主要集中在秦岭-淮河以南、龙门山-大凉山以东的亚热带季风气候区域;高度适生区占中国陆地总面积的1.67%,主要形成川渝、湖北-湖南和长三角3个中心。在皱匕果芥的中、高度适生区分布有901个进口粮食加工企业和57个进境粮食指定监管场地。[结论]皱匕果芥的中、高度适生区内存在我国粮棉等作物的重要产区,一旦该杂草大面积发生,将给我国粮棉等作物种植造成非常不利的影响。进口粮食的国际贸易是皱匕果芥入侵中国的主要途径,应当加强对进口粮食接卸、运输、加工等高风险区域和环节的监管力度,并积极实施外来入侵杂草的监测和调查,确保做到早发现、早防除,防止进一步扩散和危害。