基于全域连通性识别气候变化风险下的生物多样性保护优先区——以京津冀为例

在保护优先区规划中,有必要考虑气候变化的潜在风险并关注物种在气候驱动下的扩散格局。基于未来生物气候数据、地形多样性数据以及土地利用数据,应用Omniscape算法,对21世纪中叶(2040-2061年)气候变化情景下京津冀地区陆生哺乳动物的扩散进行全域连通性建模并与当前情景对比分析,识别出生物多样性保护优先区。结果表明:区域尺度下,气候变化风险使得高连通性的区域逐渐从平原向山区转移,分布趋于集中;斑块尺度下,林缘连通性较高,而位于林地或草地边缘的耕地连通性低。在此基础上,共识别生物多样性保护优先区共51786 km²,其中涵养区(占56.4%)在当前和未来的连通状况均较为良好;优化区(占38.4%)应提升生境质量以满足未来连通性的更高需求;而修复区(占5.22%)面临的气候变化风险较高,亟需进行生态修复以免在未来出现连通性夹点。本研究通过评估京津冀地区两种情景下的全域连通格局,为生物多样性保护的气候适应性规划提供了科学依据。     

近60年广西北部湾红树林生态区气候变化及其影响因素

利用广西北部湾红树林生态区6个市（县）的国家气象观测站1961-2019年气象资料以及海平面资料,分析近60年来该生态区基本气候要素、极端天气气候事件及海平面的变化趋势及其对红树林的影响,并分析未来气候变化对区域红树植物可能造成的影响。结果表明：北部湾红树林生态区年平均气温、年平均最低气温升高,高温日数增多,低温日数和年降水量变化趋势不明显。最长连续无降水日数多数市（县）变化趋势不明显;年霜冻日数减少;热带气旋影响个数减少但平均强度呈微弱增大趋势;大风日数减少;海平面呈缓慢上升趋势。根据RegCM4区域气候模式预估,未来40年（2021-2060年）,在RCP4.5情景下,相对于参照时段（1986-2005年）,该生态区年平均气温将上升0.9-1.4℃,年平均最高气温和年平均最低气温均升高,高温日数增多、低温日数减少;年降水量将增多1%-2%;最长连续无降水日数增多;霜冻日数减少;预计未来30年,广西沿海的海平面较2019年上升40-160mm。年平均气温和极端气温的升高以及冬季低温日数和霜冻日数的减少将有利于热带红树植物的北扩;夏季高温导致的蒸发加剧及夏秋季最长连续无降水日数增多,可能加剧红树林病虫害。极端灾害性天气气候事件、海平面上升和人为影响等多重作用会对红树林分布格局产生重大影响,导致红树林生态退化风险增大。     

气候速度影响下中国周边海域鲨鱼保护优先区识别

鲨鱼在气候变化和人类活动等因素的影响下面临着种群衰退的风险,开展鲨鱼保护优先区研究是鲨鱼保护行动的重要工作.将气候速度引入鲨鱼保护优先区的识别过程,旨在阐明中国周边海域鲨鱼现状保护成效和保护空缺,并预测气候速度影响下的鲨鱼保护优先区空间格局及其变化趋势.以集成物种分布模型模拟的146种鲨鱼栖息地作为保护对象,以2015年至2100年两种气候变化情景下的气候速度作为保护的机会成本,基于系统保护规划理论模拟现状和未来情景下的鲨鱼保护优先区选址方案.研究结果表明：（1）长江口以南至台湾海峡和北部湾近岸海域为鲨鱼多样性分布的主要区域,台湾海峡区域亦为珍稀濒危物种的重要分布区;（2）在两种气候情景下,南海中南部将面临较高的气候变化风险,而长江口以南至珠江口的近岸海域气候速度均相对较低,提示了这些区域或能成为气候变化影响下的生物避难所;（3）现有保护区仅保护了1.33%的海域和不到4%的鲨鱼物种,尚存在较大的保护空缺.当保护海域比例提升至10%时,可覆盖绝大多数鲨鱼物种.而当比例提升至30%时,珍稀濒危物种的栖息地将得到有效保护;（4）气候变化影响下保护优先区选址将发生不同程度的变化,尤其是在中国南海区域,如在保护规划时兼顾气候速度,可在满足相似保护目标的前提下减少保护优先区内25%以上的气候压力,以使其具有较强的应对气候变化潜力。     

基于随机森林模型的国家重点保护陆生脊椎动物物种优先保护区的识别

准确可靠地识别国家重点保护陆生脊椎动物物种的优先保护区,是生物多样性保护的热点问题之一。采用随机森林(random forests)模型,基于12个环境变量,对中国263种国家重点保护陆生脊椎动物建模,并预测各个物种在背景点的适生概率,迭加计算得到国家重点保护陆生脊椎动物物种的生境适宜性指数。此外,基于对生境适宜性指数的空间自相关分析,识别和确定国家重点保护陆生脊椎动物物种优先保护区,并对优先保护区目前的被保护情况进行分析。结果表明,国家重点保护陆生脊椎动物物种的优先保护区的面积为103.16万km~2,约占我国国土面积的10.90%。优先保护区主要分布在我国的西部地区,包括西南地区的秦岭-大巴山山区、云南省与印度及缅甸的交界地区、武陵山山区、喜马拉雅山-横断山脉山区、阿尔泰山脉山区、天山山脉山区、昆仑山山脉山区;东北的大、小兴安岭、东北-华南沿海地区及长江中下游地区有少量分布。优先保护区中被保护的面积为50.40万km~2,占优先保护区总面积的48.86%,保护率偏低,未被充分保护。利用系统聚类分析,将未被保护的优先保护区划分成3种优先保护顺序,以期为相关部门的决策提供科学依据,更好地保护生物多样性。     

广西猫街自然保护区两栖动物资源调查及保护

2003年3~7月,对广西猫街自然保护区的两栖动物资源进行了调查。结果表明:该保护区有两栖动物16种,隶属12属6科2目;动物地理区划属东洋界华南区闽广沿海亚区滇桂山地丘陵省,区系组成以华中区与华南区共有种为主;生态类型以流水型和陆栖静水型种类占优势;保护区和同样地处桂西的大王岭自然保护区、岑王老山自然保护区的两栖动物群落相似系数较高,而与桂北地区的桂林漓江风景名胜区和桂南地区的挂榜山的相似系数最小。根据资源现状提出了保护对策。     

桂北典型岩溶区植物alpha和beta多样性特征及影响因素

母岩对景观演化和生物定植起着决定性作用,但母岩对区植物多样性是否产生影响是地学、植物学和生态学共同关注的热点。以桂北冠岩、恭城两个典型岩溶区3种母岩(灰岩、碎屑岩、灰岩夹白云岩)天然次生林为研究对象,基于野外调查数据,分析了岩溶区植物alpha和beta多样性特征及影响因素。结果显示:(1)研究区内物种相对丰富,共记录乔木86种、灌木93种、草本56种,灰岩植物alpha多样性最高,碎屑岩次之,灰岩夹白云岩最低;(2)不同母岩和同一母岩区的植物群落相异性均较高,物种周转组分对beta多样性贡献(82.86%-84.49%)显著高于物种丰富度组分(15.51%-17.14%);(3)Pearson和Mantel分析表明,母岩、基岩裸露率和土壤厚度与桂北岩溶区植物alpha和beta多样性显著相关(P<0.05)。综上所述,桂北岩溶森林林分异质性较高,碳酸岩混合沉积区植物多样性显著低于纯灰岩和碎屑岩。植物组成差异主要取决于物种周转过程,母岩、基岩裸露和土壤厚度是主要影响因素。本研究从母岩的角度评估了岩溶森林的植物多样性特征及主要影响因素,为桂北乃至中国西南岩溶地区植被保护和重建提供科学依据和理论支持。     

广西斑腿蝗科新属和新种的记述(直翅目:蝗总科)

广西(山弄)岗自然保护区跨越龙州、宁明二县,是桂西南左江上游岩溶地区,是历史比较悠久的北热带常绿季节性雨林区。该地区气候暖热,雨量充沛,干、湿季节交替明显,自然条件复杂,长期以来很少受到人为干扰,各种生物的发生发展接近于自然演变状态。 1979年秋末冬初作者等在参加(山弄)自然资源综合考察过程中,共采到蝗总科昆虫标本53种,隶属于4科37属。另外,自1962年以来,在桂北龙胜花坪自然保护区也陆续收集到蝗虫标本32种,隶属于4科20属。现将(山弄)自然保护区的3个新属4个新种和花坪自然保护区的1新属1新种,一并整理,记述于后:     

祁连山气候变化特征及其对水资源的影响

祁连山作为我国重要的生态功能区、西北地区重要的生态安全屏障和河流产流区,是气候变化敏感区和生态环境脆弱区,其生态环境对西北地区经济发展起着重要作用。本研究利用祁连山区气温和降水观测数据、MOD10A2积雪产品以及石羊河、黑河和疏勒河流量资料,系统分析了1961—2020年祁连山区的气候变化特征,以及在气候变暖背景下,气候变化对祁连山区水资源的影响。结果表明: 1961—2020年,祁连山区平均气温呈显著上升趋势,升温速率达0.39 ℃·(10 a)^-1,西段升温速率最大,中、东段次之,冬季升温趋势最显著,春季最小;祁连山区平均气温在1997年发生突变。祁连山区年降水量总体呈波动增加趋势[10 mm·(10 a)^-1],中段增加最明显,2004年以来祁连山区处于多雨时期,气候呈暖湿化趋势;四季降水量均呈增加趋势,夏季降水增加对年降水贡献最大;年降水以年际尺度变化为主,2.8年的年际尺度贡献率高达64.3%。祁连山积雪面积受气温和降雪影响明显,与夏季气温存在负相关,与降雪量存在正相关;2016—2020年,祁连山增温趋缓、降雪增多,积雪面积呈增加趋势。2000年以来,祁连山升温加剧,降水增多,冰雪融水增加,石羊河、黑河和疏勒河出山径流均呈增加趋势。研究结果对祁连山区生态文明建设和应对气候变化具有重要意义。     

南岭国家级自然保护区蝴蝶多样性与区系研究

广东南岭国家级自然保护区位于南岭山脉中段的核心区域,在生物进化史中具有特殊的地位。对栖息微环境变化敏感的蝶类是生态环境变化的指示物种,对其进行多样性和区系的研究,可为南岭蝶类资源的保护和利用等提供科学依据。于1990-1997年,2006-2016年连续多次对该保护区蝶类进行了调查,结果显示:共记录蝴蝶11科218属501种,是国内诸保护区中蝴蝶种数最多的。分布在东洋区的蝴蝶共377种,占蝶类种数的75.2%,古北区94种,占18.8%,其它跨区系分布的只有30种,属东洋区主导的分布型;国内分布于华南、西南、华中3区的蝴蝶共391种(78.04%),其它分布区种类少,这些说明南岭蝴蝶与南岭植物一样主要属亚热带成分。从自然保护区尺度的蝴蝶区系相似性比较看出,种类数和区系相似性都随着离南岭的距离增大而减少,与海南尖峰岭相比热带成分明显减少,这些说明南岭蝴蝶组分不仅有热带向亚热带过渡的特点,而且明显表现出以南岭为核心向周边扩散,暗示了南岭中段可能为我国蝴蝶的起源和分化中心。弄蝶是蝶类中系统发育过程中最古老的类群,该保护区弄蝶达132种,占我国弄蝶种数的35.68%,这可能与丰富而古老的植物区系紧密相关;黛眼蝶属(幼虫以竹子为寄主)有28种,居国内各保护区之首,这与南岭山地丰富的竹类资源有关,这些表明植物与蝴蝶间密切的协同进化关系。     

气候因子对壳菜果种群的影响及未来分布预测

为了解气候变化对亚热带地区森林植被的影响,以及森林植被对气候变化的响应,本研究利用ISSR分子标记技术,对种源地和栽培地的壳菜果种群进行遗传多样性研究,并对栽培地气象因子进行分析。通过PopGen32软件包分析表明,栽培地种群(湖南新宁种群和湖南株洲种群)和种源地种群(广西凭祥种群)之间的遗传多样性无明显变化,这与湖南株洲引种壳菜果种群发生在气候变暖时期,各气候因子已不再是壳菜果种群生长的限制因子有很大关系。通过RegCM3气候模型对2042年气候进行模拟,年平均温度比2010年升高了1℃,1月平均温度升温明显,7月平均温度在南岭以南变化不大,以北地区升温明显,年降水量变化不明显;至2042年壳菜果天然种群可能分布至25°N左右,25°N以北有零星分布,但数量很少,沿海地区进一步向北延伸,达到26°N左右。     

中国两栖动物保护需求总述

通过对中国两栖动物物种生物多样性现状的全面分析, 与世界许多国家相比, 中国是一个重要的全球优先保护地区. 横断山区、南岭山区和武夷山区3个区域的两栖动物物种多样性特别丰富. 有尾两栖类物种较无尾类受胁程度更高. 几个物种数相对较少的铃蟾科、隐腮鲵科、小鲵科和蝾螈科显示出了高的受胁倾向. 像世界其它地方一样, 高海拔地区溪流繁殖的森林物种受胁程度更高. 对中国两栖动物而言, 生境丧失、污染和过度捕捉是最主要的致危因素. 过度捕捉虽然影响不如生境丧失深远, 但它更可能导致一个物种种群的快速衰落. 针对5个方面的保护挑战, 提出了优先研究领域和保护行动方面的建议.     

广西蔬菜种质资源调查收集与研究

2015-2019年通过对广西全区14个地级市111个县级行政区开展种质资源普查与征集工作,同时组织专业调查队对13个地级市的50个县(区、市)开展系统调查与抢救性收集,共征集和收集到蔬菜资源1836份,隶属于19科,51属,81种.结果 表明,广西蔬菜种质资源主要分布在桂北和桂西地区,海拔100～300m的资源占比4...     

汶川地震灾区生物多样性热点地区分析

汶川地震灾区位于长江上游,是我国大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)的主要分布区,被保护国际认定的25个全球生物多样性热点地区之一.2008年5月12日发生的汶川大地震导致该区域生态环境遭受严重破坏,需要识别生物多样性热点地区,指导灾后生物多样性保护.选取物种生境质量、植被景观多样性指数和物种多样性指数作为评价指标,其中生境质量采用InVEST生物多样性模型计算,然后利用空间相关分析中G系数进行热点地区分析,探测出灾区生物多样性的热点区,并在此基础上与现有保护区分布、物种生境分布以及Marxan模型计算出的优先区进行对比验证.结果显示:热点区范围涉及到现有76％的保护区,且保护区内的热点区面积达到灾区所有保护区面积的55％;在选取的69个指示物种中有60个物种位于热点区的生境面积占这些物种在灾区的总生境面积的50％以上,有32个物种在80％左右,热点区内的所有指示物种生境总面积占整个灾区指示物种生境总面积的70％以上.基于空间相关分析方法得出的热点地区基本上与Marxan模型输出的优先保护区范围结果基本一致.但空间相关分析的热点区划分克服了Marxan模型优先保护区分布过于离散,孤岛效应明显的不足.     

基于立体气候观测的粤北山区热量资源特征

利用粤北山区南岭南北坡面11个自动气象站2009-2011年逐日气温观测资料,统计包括平均气温≥10 ℃初日、平均气温≥15 ℃终日、10~15 ℃持续日数、平均气温≥10 ℃活动积温、最低气温≤5 ℃日数、逐月平均气温等热量因子,并建立了各热量因子与海拔的线性回归模型.结果表明: 研究期间,南岭山区热量因子与海拔呈极显著相关,相同海拔南北坡面的热量资源有着明显差异;随海拔升高,界限温度初日推迟终日提前、界限温度持续日数缩短、活动积温降低、积温日数减少、年平均气温下降;南坡的各热量因子垂直变率均大于北坡.本研究结果可用于拟合无测站地区垂直方向上的热量资源分布,并为农业气候精细区划提供依据.     

桂西峰丛岩溶山区大果枇杷引种试验初报

在典型的桂西岩溶区广西都安县三只羊乡进行‘早钟六号’和‘长虹三号’两个大果枇杷品种的引种栽培试验。结果表明,两个品种均能适应引种区的气候和环境,生长良好,而且还具有早实早熟的特性,栽种第三年有80%以上的植株开花结果,单株产量在10kg以上;两个品种每公顷产量分别为7875kg和8400kg,产值为47250元和50400元,净收入为35250元和38400元,果实品质优良。成林的枇杷园增加了林地面积,明显改善局部小气候。在桂西峰丛岩溶山区发展大果枇杷,经济效益、社会效益和生态效益显著。     

东北地区5个物种潜在栖息地变化与优化保护规划

气候变化广泛影响着物种多样性及其分布变迁。优化模型模拟结果,获取气候变化影响下的优先保护区域将为制定应对气候变化的物种保护政策或行动提供理论依据,提升保护绩效。选取东北地区五种代表性动物,包括黑熊(Ursus thibetanus)、驼鹿(Alces alces)、水獭(Lutra lutra)、紫貂(Martes zibellina)及黑嘴松鸡(Tetrao parvirostris);结合最大熵模型(Maxent)模拟在不同RCP情景下未来3个年代(2030s,2050s,2070s)的物种潜在栖息地。根据九个常用气候模式的评价结果,获取东北地区合适的气候模式,了解气候变化对物种潜在栖息地的影响,同时开展物种保护规划,识别保护空缺,为应对气候变化、保持生物多样性提供支持。结果显示,在气候变化背景下物种潜在栖息地面积整体呈现下降趋势,但不同气候模式之间存在差异;评价结果推荐CCSM4、Nor ESM1-M、Had GEM2-AO及GFDL-CM3气候模式,推荐在东北地区使用以上气候模式进行物种未来潜在分布的研究。5个物种潜在栖息地平均面积变化率分别为-62.16%,-73.93%,-78.46%(2030s,2050s,2070s)。综合5个重点保护物种的保护优先区,大兴安岭的呼中、汗马与额尔古纳国家级自然保护区,延边地区的天佛指山、老爷岭东北虎、珲春东北虎与汪清原麝国家级自然保护区,长白山国家级自然保护区是气候变化下物种保护的热点区域。     

1980—2019年南太行地区气候变化趋势

南太行地区是我国黄河重点生态区的重要组成部分,研究该区域气候变化趋势对我国黄河流域生态安全维护、重大生态工程计划决策具有重要意义。本研究以南太行地区济源市为研究区,基于1980—2019年气象资料,分析了该地区气候变化趋势。结果表明: 研究期间,济源气候变化整体趋于暖湿化,气温和降水量的变化率分别为0.48 ℃·(10 a)^-1、14.21 mm·(10 a)^-1。春、夏季增温高于秋、冬季,春季气候变化趋势为暖干化,夏、秋、冬季趋于暖湿化。潜在蒸散和干燥度分别为增加和下降趋势,均值分别为748 mm、1.36。≥10 ℃初、终日每10年分别提前3 d、延迟1 d,≥10 ℃有效积温、≥10 ℃持续日数和高温日数的变化趋势分别为116.57 ℃·(10 a)^-1、4 d·(10 a)^-1和5 d·(10 a)^-1。20世纪90年代是研究期间济源最干旱的10年,升温最快,有一半年份表现出半干旱区气候特征。2010—2019年,济源气候暖湿化趋势明显加快,为研究期间最暖最湿润的10年,这10年的≥10 ℃持续日数增长28 d,有效积温增加389.36 ℃,高温天气发生频率和强度明显增加。     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅵ.黑龙江省三江平原地区降水资源变化特征及其对春玉米生产的可能影响

利用黑龙江省三江平原地区1959-2007年降水资料和1983-2007年春玉米生育期资料,采用百分位法确定了各站点的极端降水阈值,结合极端降水频次、强度、最长连续(无)降水日数、极端降水贡献率等指标,分析了三江平原地区极端降水的年际间变化特征、不同等级的降水量变化以及春玉米各生育阶段极端降水的分配特征.结果表明:1959-2007年间,研究区域年降水量呈略微减少趋势,且年降水日数的减幅远大于降水量,年内降水量分布更趋于集中;极端降水频次和强度均呈减少趋势,极端降水频次的年际间波动大于极端降水强度;年极端降水量占全年降水量的比例略有减少,减少趋势不显著;年小雨日数极显著减少,而年中雨日数和年内大到暴雨日数的减少趋势不显著.三江平原地区春玉米各生育阶段的极端降水分配比例由高到低依次为生殖生长阶段、营养生长与生殖生长并存阶段、营养生长阶段和出苗前;春玉米生长季内降水量占年降水量的比例显著减少,导致春玉米生长季缺水的风险加大;春玉米生长季内最长连续无降水日数呈极显著增加趋势,增幅达1.1 d·(10 a)-1,而最长连续降水日数却呈极显著下降趋势,减幅为0.5 d·(10 a)-1,说明研究区自然降水条件下春玉米生长季干旱风险有所加大.     

华南地区香蕉、荔枝寒害的气候风险区划

基于华南地区（广东、广西、福建）224个气象站点1951—2006年气候资料和香蕉、荔枝历史灾情资料,采用日最低气温≤5.0 ℃、持续日数≥3 d寒害过程的积寒和表征香蕉、荔枝年度寒害的气候致灾风险信息,构建了基于气候变化背景下的寒害综合气候风险指标,编制了香蕉、荔枝寒害等级风险概率地理分布图和气候风险区划图,并评述了香蕉、荔枝寒害气候风险的区域分异规律.结果表明：随着气候变暖,研究区香蕉、荔枝抗寒性降低,寒害致灾风险增加;香蕉、荔枝寒害各等级气候风险概率均呈纬向分布.基于综合气候风险指数的大小将香蕉、荔枝寒害划分为高、中、低3个气候风险区,这为农业结构布局的调整提供了重要依据.     

1982-2020年内蒙古地区极端气候变化及其对植被的影响

内蒙古地处生态环境脆弱区,对气候变化尤为敏感。在全球气候变暖背景下,探究极端气候变化及其影响显得尤为重要。基于内蒙古地区115个气象站点1982—2020年的逐日气象数据,从强度、持续时间、频率3个维度出发计算了18个极端气候指数,在综合分析极端气候的时空变化特征的基础上,运用地理探测器和皮尔逊相关分析方法,定量评估极端气候对该区植被的影响。结果表明：(1)极端暖指数均呈增加趋势,说明1982—2020年期间内蒙古地区极端偏暖现象增多。(2)持续干旱日数与持续湿润日数呈减少趋势,说明39年来内蒙古地区连续性无降水天数和降水天数均减少。(3)极端气候指数与归一化植被指数(NDVI)的相关关系表现出明显的空间异质性,表明内蒙古不同区域NDVI对各极端气候指数的响应程度不同。(4)因子探测器结果表明极端降水指数相对于极端气温指数来说,对内蒙古植被生长变化的影响较大。研究结果可为内蒙古地区防灾减灾与生态修复工程提供一定的科学依据。