气候变化下桃儿七潜在地理分布的预测

桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)为小檗科多年生草本植物, 是我国濒危传统藏药, 预测气候变化对该物种分布范围的影响对于其保护和资源可持续利用具有重要意义。该文利用获得的桃儿七136个地理分布记录和21个气候环境图层, 通过MaxEnt模型分析桃儿七在我国西部七省的潜在地理分布, 并基于该模型预测政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的SRES-A1B、SRES-A2和SRES-B1气候情景下21世纪20、50和80年代桃儿七分布范围。结果表明: 最热季平均温度、年降水量、温度季节性变动系数和等温性是影响桃儿七分布的主要气候因子; 在当前气候条件下, 桃儿七适宜的生境面积占研究区总面积的11.71%, 主要集中在青藏高原东缘的四川、甘肃、青海境内次生植被丰富、地形复杂的高海拔地区, 低适宜生境与不适宜生境分别占研究区总面积的15.86%与72.43%。由模型预测可知, 在SRES-A1B、SRES-A2和SRES-B1三种情景下, 桃儿七在研究区低适宜生境的数量相对变化较小, 在适宜生境先大幅减少后又缓慢增加。研究结果同时表明, 在未来气候变化条件下, 桃儿七的适宜生境平均海拔将逐渐升高, 范围以及几何重心极有可能先向北移, 然后再向西延伸至青藏高原内部较高海拔的山区。     

基于MaxEnt模型的气候变化下杏树鬃球蚧在中国的潜在地理分布预测

【目的】杏树鬃球蚧在天山野果林暴发成灾,对野杏的生存以及野果林的生态环境造成严重影响,同时危害栽培果园。预测未来气候情景下杏树鬃球蚧在中国的潜在适生区,可为农林部门开展防控工作提供科学依据。【方法】收集关于杏树鬃球蚧的分布点与气候数据,采用MaxEnt模型预测其在中国的适生区。【结果】MaxEnt模型中的AUC值为0.949,表明预测结果具有较高可靠性。最冷月最低温度、最冷季度降水量、温度季节性变化标准差、等温性是影响杏树鬃球蚧潜在分布的主要环境变量。杏树鬃球蚧在我国分布区较为广阔。该模型预测杏树鬃球蚧的高适生区主要分布在辽宁省环渤海区域、河北、北京、天津、山东、河南、陕西省中部、甘肃和陕西的临界处,以及新疆维吾尔自治区的伊犁哈萨克自治州、巴音郭楞蒙古自治州和阿勒泰地区,中适生区以高适生区为核心向外蔓延。其高、中、低适生区分别占中国陆地面积的4.62%、6.69%、18.77%。未来气候情景下,高适生区呈进一步扩散趋势,尤其在新疆地区,高适生区大面积扩散。【结论】杏树鬃球蚧适生区面积占陆地面积的30.08%,有继续扩张和大面积暴发风险,在我国西北地区、华北地区面临的形势更为严峻,应引起相关部门关注。     

气候变化情景下大沙鼠潜在地理分布

大沙鼠（Rhombomys opimus）是中亚地区典型的荒漠啮齿动物,其采食和掘洞行为造成了荒漠林和荒漠草原退化加剧,生态环境恶化。基于大沙鼠分布数据、气候、土壤和地形因子数据,采用MaxEnt模型预测大沙鼠在当前气候和温室气体低、中、高3种浓度排放情景下2050年和2070年的潜在适生区,分析亚洲大陆未来气候条件下大沙鼠适生面积和分布格局的变化趋势,探讨影响大沙鼠分布的主要环境因子。结果表明：模型AUC（Area Under Curve）值达到0.9以上,预测的准确性达到"极好"。经刀切法分析（Jackknife）表明,影响大沙鼠在适生区分布最主要的环境变量为温度季节性变化的标准差、土壤基本饱和度、最干季度降水量、最暖季度降水量和土壤可交换钠盐。Rcp2.6、Rcp4.5和Rcp8.5三种气候场景下2050年高适生区面积较当前分别增长15.78%、15.10%和13.44%;Rcp2.6、Rcp4.5和Rcp8.5三种气候场景下2070年高适生区面积较当前增长8.32%、13.18%和18.18%。中国大沙鼠适生区范围内,新疆所分布的大沙鼠适生区分布范围变化较大,3种情景模式下大沙鼠的适生区位置向新疆北部扩张;甘肃适生区位置向西北部扩张;内蒙西北部和阿拉善地区大沙鼠的适生区位置向四周扩张。研究揭示了未来气候下大沙鼠高适生区范围和空间变化,并得到影响其分布的主要环境变量,对其防控具有重要意义。     

气候变化下寒露林蛙在中国的潜在地理分布

近几十年来,全球变暖对全球生物多样性及其地理分布产生了重要影响,特别是对气候变化敏感的两栖动物.寒露林蛙(Rana hanluica)是中国特有种,但在濒危物种红色名录中处于无危状态.为了评估寒露林蛙种群的生存现状,掌握该物种在中国的潜在分布区,以及在未来气候变化条件下适宜生境区的变化,本研究利用最大熵(MaxEnt)...     

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.     

基于模糊物元模型的桃儿七潜在地理分布研究

桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum(Royle)Ying)为小檗科多年生草本植物,是我国传统濒危藏药。依据模糊物元模型建立桃儿七分布点位以及其产量数据与12个气候环境因子之间的模糊隶属函数,采用最大信息熵模型确定评价指标权重,利用GIS空间分析功能确定我国西部7省桃儿七生境适宜性空间分布。研究表明研究区桃儿七不适宜生境面积占研究区总面积的61.76%;低适宜生境占20.11%;中适宜生境占7.70%;高适宜生境占10.43%,主要集中在青藏高原东缘的四川、甘肃、青海境内次生植被丰富、地形复杂的高海拔地区。结果显示基于GIS与模糊物元构建的生境适宜性评价模型可以准确的对我国西部7省桃儿七生境适宜性做出科学综合评价,量化适宜生境面积和空间分布,为其资源保护和管理提供科学依据。     

Responses of the distribution pattern of Quercus chenii to climate change following the Last Glacial Maximum

Aims Quercus chenii is a representative species of the flora in East China, with high ecological and economic values. Here, we aim to simulate the changes in the distribution pattern of this tree species following the Last Glacial Maximum (LGM) and to explore how climatic factors constrain the potential distribution, so as to provide scientific basis for protection and management of the germplasm resources in Q. chenii.
Methods Based on 55 presence point records and data on eight environmental variables, we simulated the potential distribution of Q. chenii during the Last Glacial Maximum, mid-Holocene, present and the year 2070 (the scenario of greenhouse gas emission is Representative Concentration Pathway 8.5) with MaxEnt model. The novel climate area and main factors influencing the changes in distribution pattern were evaluated by multivariate environmental similarity surface analysis and the most dissimilar variable analysis. The importance of environmental variables was evaluated by percent contribution, permutation importance and Jackknife test. Response curves were used to estimate the suitable value range of each variable.
Important findings The accuracy of MaxEnt model is very high, as indicated by the value of the area under the receiver operator characteristic curve of 0.9869 ± 0.0045. The highly suitable region for the present distribution covers southern Anhui, western Zhejiang, northeastern Jiangxi and eastern Hubei. The main factors affecting the potential distribution of Q. chenii are temperature and precipitation, with the former being more important. Mean temperature of the driest quarter is likely the main factor restricting Q. chenii growing in the north. During the LGM, the East China Sea Shelf occurs as the highly suitable region for the distribution of Q. chenii. In the mid-Holocene, the outline of the suitable area for the distribution of Q. chenii is similar to the present. The potential distribution region will likely move northward and experience an area expansion under the climate condition in 2070. At that time, climate anomaly will also be most severe compared to the LGM, mid-Holocene and present. Temperature seasonality and precipitation seasonality may be the main climatic factors promoting changes in the distribution pattern of Q. chenii.     

Impact of climate change on suitable distribution range and spatial pattern in Amygdalus mongolica

为模拟、预测气候变化对孑遗、濒危植物蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)潜在分布的影响, 利用最大熵(MAXENT)模型模拟、预测、对比、分析、揭示蒙古扁桃在最大冰期(CCSM及MIROC模型)、历史气候(1961-1990年)及未来气候(2020年、2050年和2080年, 政府间气候变化专门委员会排放情景特别报告的A2A情景)条件下的适宜分布范围和空间格局的变化。结果表明: (1)蒙古扁桃在历史气候条件下的潜在分布区集中在蒙古的南戈壁省及东戈壁省, 我国内蒙古巴彦淖尔市、阿拉善左旗、鄂尔多斯市、锡林郭勒盟西部, 河西走廊中部及东部, 宁夏北部及陕西北部, 以及河北北部的部分地区; (2)与历史气候条件下的潜在分布相比, 蒙古扁桃在最大冰期CCSM气候情景下的分布经历了明显的、大范围的向南迁移和范围缩小; (3)未来A2A气候情景下, 其潜在分布范围表现出在2020年明显扩大, 在2050年减小, 到2080年又略有增大的趋势。分布格局表现出不断向我国河北及内蒙古东部, 蒙古东部、北部及西部大幅度扩散、迁移的趋势。     

基于最大熵模型预测气候变化下河蚬在中国的潜在分布

河蚬是一类在我国广泛分布的底栖贝类,具有重要的经济价值及生态价值。近年来,河蚬野生资源量锐减,了解河蚬在国内的潜在分布能为河蚬的保护和合理利用提供重要参考。基于河蚬在中国的136个分布点和8个环境因子,采用ENMeval包和biasfile优化后的最大熵模型(MaxEnt)预测分别河蚬现代和未来(2041—2060年和2081—2100年) 6个气候情景下的潜在分布。综合Jackknife检验、置换重要值和环境因子贡献率评估影响现代河蚬潜在分布的主要因子,比较未来气候情景下潜在适生区差异从而分析预测河蚬适宜分布的变化。结果表明：(1)优化后的MaxEnt模型预测准确度极高,平均AUC值为0.900±0.037,平均AUC_DIFF值为0.019,现代河蚬潜在分布区域总面积为188.33×10⁴ km²,主要集中在长江流域、海河流域、淮河流域、珠江流域、东南沿海区域以及黄河流域下游和渤海湾沿岸区域。(2)影响河蚬潜在分布的主要环境因子为海拔、温度(年均温和温度年较差)和降水(年降水量)。(3)在未来6种气候情景下,河蚬主要潜...     

桃儿七不同器官中营养成分分布状况及其生态学意义

植物生殖生态学是植物学领域中刚刚兴起并迅速发展的学科 ,近年来生活史进化理论的研究 ,使繁殖分配 (ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎ (ＲＡ ) )与繁殖投资(ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅｅｆｆｏｒｔ (ＲＥ) )研究成为植物生态学研究的主要焦点[7] 。目前在植物繁殖分配与繁殖投资研究中 ,通常用生物量作为衡量指标 ,这种方法遇到两个疑难问题 :一是各种成分在植物器官中的含量及比例各不相同 ,而且各种成分在植物生长发育过程中所起的生理功能也是不等价的 ,因此 ,在重量相同时 ,各器官的综合营养价值及生理功能是不等价的 ,生…     

气候变化对阔叶红松林潜在地理分布区的影响

物种地理分布主要取决于它对气候、地形等环境因子的适应性。基于22个环境因子和阔叶红松林的4类主要建群树种——红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎的地理分布数据,采用最大熵模型模拟了阔叶红松林的潜在分布区域,并分析决定阔叶红松林地理分布的主要气候和地形因子,最后利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的3种排放场景(SRES-A2、SRES-A1B、SRES-B1)下2020、2050、2080年的气候数据预测阔叶红松林的未来潜在分布区。结果表明:各树种的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)都大于0.8,说明模型有很好的预测能力;影响阔叶红松林分布的主导环境因子是年降雨量、季节性降雨量、海拔、年平均温度、最湿季度的平均温度。在基准气候条件下,阔叶红松林的高度适宜分布区主要分布在长白山和小兴安岭地区,占研究区总面积的11.69%,低度适宜区面积、不适宜区面积分别占研究区总面积的23%和65.31%。模型预测结果显示,未来在A2、A1B和B1气候情景下,阔叶红松林高度适宜区的南界与北界都向北移动,其面积有缩减的趋势,而低度适宜区的面积有增加的趋势。     

不同气候情景下木梨潜在地理分布格局变化的预测

木梨的抗旱、抗寒、抗盐碱和抗梨锈病的能力较强,是我国西北地区梨的主要砧木类型之一,具有较高的生产价值。但目前其生境破坏较为严重。预测不同气候情景下木梨的地理分布可为木梨资源的合理开发利用及多样性保护提供重要的科学依据。本研究利用木梨全面且精确的分布信息和高分辨率环境数据,基于MaxEnt模型和ArcGIS空间分析,构建其当代及未来(2050和2070年)的潜在空间分布格局,评价环境因子对分布模型的重要性。结果表明: 目前木梨适宜生境面积为33.2万km²,主要位于我国青海东部、甘肃南部、宁夏南部、陕西中部、山西南部和河南西部地区,紫外线辐射量最少月份的平均紫外线量和海拔是限制其分布的主要环境因子。随着全球气候变暖,在不同CO₂浓度情景下,2050和2070年木梨的潜在适生境将逐渐减少,应加强对木梨群体的实时监测。     

末次盛冰期以来观光木的潜在地理分布变迁

观光木(Tsoongiodendron odorum)是木兰科的古老残遗物种, 目前正面临严峻的生存威胁, 属于极小种群濒危植物。通过生态位模型(ENM)能够重建观光木地理分布格局的历史变迁, 探究气候变化对该物种分布的影响, 并了解其地理分布与气候需求间的关系, 从而为全球变暖背景下观光木的保护提供理论基础。该文基于96条现代分布记录和8个环境变量, 采用最大熵(MaxEnt)模型模拟观光木在末次盛冰期、全新世中期、现代和未来(2061-2080年, RCP 8.5)的潜在分布区, 利用SDM toolbox分析观光木的地理空间变化, 并综合贡献率、置换重要值和Jackknife检验来评估气候因子的重要性。研究结果表明: (1)观光木的高度适生区在南岭地区, 末次盛冰期时没有大尺度向南退缩, 很可能在山区避难所原地存活; (2)在全新世中期和未来两个增温的气候情境下, 观光木的分布区均表现为缩减, 其中未来分布的减幅更大, 表明气候变暖对观光木的生长有一定的负面影响; (3)总体上看, 观光木各个时期的地理分布范围相对稳定, 说明观光木对气候变化有一定的适应能力, 人为活动或自身繁育问题可能是致濒的重要原因, 并建议对广东和广西群体进行优先保护。     

气候变化条件下苦参在我国潜在分布区的预测分析

为了解气候变化情景下苦参在中国的潜在分布区变化,探讨生物气候因子与苦参适宜分布格局的关系.该文通过收集苦参的地理分布点并结合19项生态因子,运用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)对末次盛冰期、当前气候、未来气候三种气候情景下苦参在我国适生区的分布格局进行模拟,并分析影响苦参生长的主导生态因子.结果...     

气候变化情景下裸冠菊在中国的潜在适生区分布预测

外来入侵植物裸冠菊(Gymnocoronis spilanthoides)具有较强的入侵适应性能快速繁殖扩散,会对本土物种的生长繁殖及本地生态安全、景观格局等产生不良影响。基于265个有效分布点和7个环境变量,调整优化预测模型的调控倍频和特征组合参数,应用MaxEnt、ArcGIS、R软件预测当前和未来(2050s, 2070s)不同气候情景(SSP126, SSP245,SSP370, SSP585)下裸冠菊在中国的潜在地理分布,定量分析其适生区的空间变化及质心移动轨迹,最后采用受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)和测试遗漏率评估模型的精确性。未来气候模式选择中国国家气候中心开发的CMIP6中BCC-CSM2-MR。结果表明：(1)模型预测结果极准确,各组模型的AUC值均高于0.97;(2)最干季降水量(bio17)、最冷季度平均温(bio11)、温度季节性变化(bio4)和最暖季度平均降雨量(bio18)是影响裸冠菊地理分布的主导气候因子;(3)当前气候条件下,裸冠菊的总适生区面积达到191.18×10⁴km²,约占国土总面积的1...     

Projecting the potential distribution of ticks in China under climate and land use change

Ticks are known as vectors of several pathogens causing various human and animal diseases including Lyme borreliosis, tick-borne encephalitis, and Crimean-Congo hemorrhagic fever. While China is known to have more than 100 tick species well distributed over the country, our knowledge on the likely distribution of ticks in the future remains very limited, which hinders the prevention and control of the risk of tick-borne diseases. In this study, we selected four representative tick species which have different regional distribution foci in mainland China. i.e., Dermacentor marginatus, Dermacentor silvarum, Haemaphysalis longicornis and Ixodes granulatus. We used the MaxEnt model to identify the key environmental factors of tick occurrence and map their potential distributions in 2050 under four combined climate and socioeconomic scenarios (i.e., SSP1-RCP2.6, SSP2-RCP4.5, SSP3-RCP7.0 and SSP5-RCP8.5). We found that the extent of the urban fabric, cropland and forest, temperature annual range and precipitation of the driest month were the main determinants of the potential distributions of the four tick species. Under the combined scenarios, with climate warming, the potential distributions of ticks shifted to further north in China. Due to a decrease in the extent of forest, the distribution probability of ticks declined in central and southern China. In contrast with previous findings on an estimated amplification of tick distribution probability under the extreme emission scenario (RCP8.5), our studies projected an overall reduction in the distribution probability under RCP8.5, owing to an expected effect of land use. Our results could provide new data to help identify the emerging risk areas, with amplifying suitability for tick occurrence, for the prevention and control of tick-borne zoonoses in mainland China. Future directions are suggested towards improved quantity and quality of the tick occurrence database, comprehensiveness of factors and integration of different modelling approaches, and capability to model pathogen spillover at the human-tick interface.     

气候变化下西南地区植物功能型地理分布响应

以中国西南地区(云南、贵州、四川和重庆)为研究区,基于中国植被图划分植物功能型,筛选影响各植物功能型分布的主导环境因子,进而通过最大熵模型结合未来气候情景(2050年)预测西南地区植物功能型地理分布。结果表明:(1)根据植物冠层特征(针叶/阔叶、常绿/落叶)及对水分和温度的需求,结合研究区实际植被数据,筛选得到15类植物功能型,包含6类乔木、6类灌木和3类草本功能型;(2)影响西南地区热带乔木分布的主导因子为最冷月最低温度和年降水量(贡献率达90.3%),亚热带植物功能型分布主要受到温度变化影响(贡献率达41.7%),温带植物功能型则受降水因子的影响最大(贡献率约40.1%),高寒草甸草和高寒常绿阔叶灌木主要受温度和海拔因子影响,高寒落叶阔叶灌木受降水因子影响大;(3)随CO₂排放量增加,未来西南各植物功能型分布呈现不同变化,其中,热带常绿阔叶乔木适宜区逐渐扩大;亚热带落叶木本类植物功能型的高适宜区面积2050年(RCP8.5)增至10.3%,呈东移趋势;亚热带常绿木本和草本类植物功能型适宜区广(占研究区总面积86.5%),未来气候下分布呈不规则波动;温带植物功能...     

气候变化对东北沼泽湿地潜在分布的影响

东北地区是我国沼泽湿地分布最广泛的地区。为研究沼泽湿地对气候变化的响应,选取了对沼泽湿地分布可能存在影响的26个环境因子,利用最大熵(Maximum Entropy, MaxEnt)模型模拟了沼泽湿地基准气候条件下的潜在分布,并预测了气候变化情景下2011-2040 年、2041-2070 年和2071-2100 年3个研究阶段东北沼泽湿地潜在分布。研究结果表明:最大熵模型预测精度较高(平均AUC(Aera Under Curve)为(0.826±0.005))。基准气候条件下东北沼泽潜在分布区主要为大小兴安岭和三江平原地区。随着时间的推进,东北地区沼泽湿地原有潜在分布面积明显减少,而新增潜在分布面积较少,总面积呈现急剧减少趋势。至2071-2100年,原有沼泽湿地潜在分布面积将减少99.80%,新增潜在分布面积仅2.48%,总潜在分布面积减少97.32%。空间分布上,东北沼泽湿地潜在分布呈现由东向西迁移,南北向中心收缩的趋势。研究结果可为东北地区沼泽湿地保护政策的制定提供参考。     

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。