末次盛冰期以来观光木的潜在地理分布变迁

观光木(Tsoongiodendronodorum)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,RCP8.5)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。     

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...     

小叶栎分布格局对末次盛冰期以来气候变化的响应

小叶栎(Quercus chenii)是华东植物区系的代表树种, 具有很高的生态、经济价值。为重建冰期以来小叶栎地理分布格局的变迁历史、了解环境因子对潜在地理分布的制约机制, 为小叶栎种质资源保护和管理提供科学依据, 该研究基于55条分布记录和8个环境变量, 利用MaxEnt模型模拟小叶栎在末次盛冰期、全新世中期、现代和2070年(温室气体排放情景为典型浓度目标8.5)的潜在分布区, 利用多元环境相似度面和最不相似变量分析探讨气候变迁过程中环境异常区域和引起潜在地理分布改变的关键因素, 综合应用贡献率及置换重要值比较、Jackknife检验评估制约现代地理分布的主要因子, 采用响应曲线确定环境变量的适宜区间。研究结果表明: MaxEnt模型的预测准确度极高, 受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)达0.9869 ± 0.0045; 现代高度适宜区在安徽南部、浙江西部、江西东北部和湖北东部; 影响小叶栎地理分布的主要气候因子为气温和降水量, 气温更重要; 最干季平均气温可能是制约小叶栎向北分布的关键因素; 末次盛冰期时, 小叶栎高度适宜区位于东海大陆架内; 全新世中期适宜分布区轮廓已与现代近似; 2070年适宜分布区向北移, 高度适宜区面积增大, 与末次盛冰期、全新世中期和现代相比, 这一时期的气候异常程度最高。气温季节变化和降水季节变化可能是引起地理分布变迁的重要气候因素。     

多星韭分布格局对末次盛冰期以来气候的响应

该研究以分布区主要在横断山脉的多星韭为对象,基于最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)模拟了多星韭在末次盛冰期、全新世中期、当前以及未来的分布格局,以探讨多星韭对末次盛冰期以来气候变化的响应。结果显示:(1)多星韭当前的分布区主要受到最暖季度降水量、年均温变化范围和温度季节性变化标准差3个气候因子的影响;海拔对多星韭的当前分布也有着较大的影响。(2)最大熵模型的模拟精度较高(AUC=0.98)。(3)根据多星韭各个时期分布面积的变化得出多星韭与部分高山植物相似,相比当前的分布,多星韭末次盛冰期的分布区发生了较为明显的扩张。研究推测,未来多星韭的分布区将向西移动。     

末次盛冰期以来陀螺果潜在地理分布格局变迁预测

陀螺果(Melliodendron xylocarpum Handel-Mazzetti)为中国特有种,观赏价值极高,了解陀螺果潜在地理分布格局对气候变化的响应对于有效保护和合理利用其野生资源具有重要意义。本文采用ENMeval数据包优化Maxent模型参数设置;基于137条现代地理分布记录和8个生物气候变量模拟和预测陀螺果在末次盛冰期、全新世中期、现在和典型浓度目标(RCP)8.5背景下2070年的潜在分布区;利用多元相似度面和最不相似变量分析,评估气候异常程度和引起气候异常的关键因子;综合使用贡献率、重要值和Jackknife法,检验评估环境因子的重要性。结果表明:当特征组合为线性、二次型、片段化、乘积型和阈值性,调控倍频为2时,模型复杂度和过拟合程度较低,此时测试集受试者工作特征曲线下的面积值达到0.9853±0.0055,模拟准确度极高;陀螺果现代高度适宜区位于广西、广东和湖南交界的地区;末次盛冰期其适宜分布区面积明显缩小,中国南部的适宜区向南转移;全新世中期适宜分布区面积增加,但无明显移动;2070年低海拔地区年均温和极端最高温最异常,适宜度显著降低,生境呈破碎化趋势,高、中度适宜区残存于高海拔地区;温度因子和降雨因子共同制约着陀螺果现代潜在地理分布,但前者更有可能引起地理分布的变迁。     

末次盛冰期以来云南异龙湖的环境演变——来自地球化学沉积记录的证据

通过对云南异龙湖4.56 m沉积岩芯进行X射线荧光光谱分析(XRF),结合13个AMS14C测年结果,获得了高分辨率元素地球化学序列。异龙湖岩芯中元素的因子分析显示,F1因子揭示了沉积地球化学元素的来源,其正载荷代表了流域外源物质输入加强,而负载荷则指示了湖泊自生碳酸盐沉淀的增加,F2因子指示了湖泊氧化还原状态,F3因子可能与人类活动有关。在此基础上结合磁化率、矿物组成及有机质含量等指标,对异龙湖沉积环境演化过程进行探讨。结果表明,在末次盛冰期期间(26000—17000 cal. yr. BP),区域气候特征是气温低、降水少;在17000—14500 cal. yr. BP期间,异龙湖经历了显著的干旱气候,可能与亚洲夏季风突然减弱有关; 14500—9000 cal. yr. BP,异龙湖经历了显著的高湖面阶段,与滇池高水位时期基本一致,表明流域降水丰沛,外源物质输入增加; 9000—6000 cal. yr. BP期间,区域温度增加导致流域干旱化加剧,此阶段与西南地区全新世大暖期(全新世适宜期)相对应; 6000 cal. yr. BP以后外援物质输入锐减可能指示了区域降水的降低。异龙湖地球化学沉积记录揭示的环境演变过程与区域气候环境变化具有一致性,也具有明显的特殊性。     

末次盛冰期以来气候变化对中国山荆子分布格局的影响

山荆子(Malus baccata (L.) Borkh.)具有较高的观赏、经济价值,是苹果属(Malus)植物的重要种质资源。本文利用ENMeval数据包调整Max Ent模型的调控倍频和特征组合参数,根据602条现代分布记录和筛选的8个生物气候变量,模拟预测山荆子在末次盛冰期、中全新世、现代、2070年(RCP 8.5) 4个时期的潜在分布区。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山荆子潜在地理分布的影响。结果显示,当RM值为2、FC为LQHPT时,Max Ent模型的复杂度和过拟合程度较低,该参数下AUC值的均值为0.9272±0.0019,表明模型预测极准确;山荆子现代高度适生区为山西的太行山、管涔山和吕梁山,吉林、辽宁东北部,陕甘宁交界处,河北北部,鲁中南地区;末次盛冰期山荆子适生区整体上显著向东南偏移,北方的高度适生区消失;中全新世适生区轮廓与现代基本一致,但略微有向高海拔地区收缩的趋势; 2070年山荆子在国内的适生区将向高海拔地区急剧收缩,中度、高度适生区面积急剧减少;山荆子现代潜在地理分布受温度和降水因子的共同影响,但后者的影响更大。本研究预测气候变化对山荆子分布范围的影响,将对其种质资源保护和管理提供重要的参考价值。     

中国中全新世（6Ka BP）和末次盛冰期（18Ka BP）生物群区的重建

利用中国第四纪孢粉数据库提供的 116个 6kaBP (± 5 0 0年 )和 39个 18kaBP (± 2ka)的花粉数据 ,根据生物群区化方法 (biomization)重建了中国中全新世 (6kaBP)和未次盛冰期 (18kaBP)两个关键时段的生物群区。结果表明 ,中全新世东部森林系统地向北推进 ,温带落叶阔叶林向北推进约 4个纬度。大部分森林明显向草原区推进 ,青藏高原的冻原大面积退缩 ,在西南地区局部和热带地区气候较今略为冷湿 ,热带季雨林转变为热带雨林。末次盛冰期 ,草原大面积向南扩张 ,抵达现代的常绿阔叶林区的北缘 ,热带森林消失 ,常绿阔叶林退缩到现代热带区域边缘。     

观光木群落优势树种生态位和种间联结

为了解君子峰自然保护区极小种群观光木群落的种间关系和生态联系,加强观光木野生资源的保护,对群落优势树种的生态位特征和种间联结性进行研究。结果表明: 观光木、浙江润楠、木荷、赤杨叶的生态位宽度优势明显,是主要建群种;20个优势树种的190组种对中,有50.5%的种对生态位重叠值大于0.5,物种间生态位分化程度一般;观光木与其他19个物种生态位重叠度普遍较高,当资源不足时,有竞争风险;优势树种的总体联结性表现为显著正联结,群落处于相对稳定的演替后期;χ²检验、联结系数和Pearson相关系数检验结果均显示,种间联结性的显著率极低,种间独立性较强;种间联结性与生态位重叠之间呈正相关。君子峰观光木群落较为成熟,资源利用充分,种间关系稳定,为促进观光木种群恢复和壮大,可适当限制与观光木生态位重叠度大、有显著负联结的种群规模,提高与之有正相互作用的物种比例,为观光木营造良好的生境。     

基于Maxent模型的檵木分布格局模拟

应用最大熵模型(Maxent)模拟檵木(Loropetalum chinense)在末次间冰期(last inter glacial, LIG)、末次盛冰期(last glacial maximum, LGM)和当代(Present)等不同时期的中国潜在分布格局,分析影响其分布的主导生物气候因子。结果显示:(1)历史气候的变迁,檵木由末次间冰期经末次盛冰期进入当代,适生区面积呈现增加趋势。当代适生区面积占比最大,适生程度也较高;(2)训练数据和测试数据的AUC值分别为0.947和0.954,均达到了极高的精度;(3)刀切法检测表明,影响檵木分布的主导环境因子依次为bio14(最干月份平均降雨量)、bio17(极干季降雨量)、为bio19(极冷季平均降雨量)和bio15(湿度变化方差),其适生值范围分别是23—93 mm, 98—300 mm, 110—350 mm和42%—65%;(4)较纬度而言,经度是影响我国檵木分布格局的主要因子;(5)我国檵木当代的潜在地理分布主要在北回归线以北的区域,总面积为162.55万km²,占国土总面积的16.93%,高适生区集中于...     

不同林龄、树种落叶松人工林径向生长与气候变化的关系

研究人工林径向生长与气候变化的关系对全球气候变暖背景下人工林合理经营有着重要的意义。该文对在辽东山区广泛栽培的黄花落叶松(Larix olgensis)和日本落叶松(Larix kaempferi)人工林, 运用树木年轮气候学方法建立了辽宁草河口和湾甸子林场落叶松人工林年表, 分析了落叶松径向生长对气候变化的响应以及气候条件、树种、立地条件和林分因子(林龄、密度、蓄积量等)的相对影响程度。结果发现在影响年轮-气候关系的因素中, 气象因子的潜在蒸发散(PET)的影响力最大; 林龄、密度和蓄积量同时也具有重要的影响作用。中龄落叶松人工林径向生长主要与气温呈正相关关系, 成熟落叶松人工林径向生长主要与气温呈负相关关系; 而其他因素, 如树种、立地条件等的影响作用不大。这表明在气候变暖背景下随着林龄增加, 林分会逐渐受到气温升高导致的水分亏缺的限制, 导致明显的生长下降趋势, 因而气候变暖对成熟落叶松人工林威胁更为严重, 所以要注重对成熟林的优先保护, 同时可以预测, 随着东北地区今后气候进一步变暖, 可能将逐步影响到林龄更小的林分的生长, 因此需要进一步研究如何在落叶松人工林经营中采取科学的措施来更好地应对未来气候变化。     

南盘江流域云南松径向生长对气候暖干化的响应

全球气候变暖背景下, 西南地区气候呈现出明显的暖干化特征, 但区域优势树种云南松(Pinus yunnanensis)对气候暖干化的响应存在不确定性。该研究根据树木年代学方法选择研究区域87株云南松样本进行树芯采集, 构建云南松树轮年表, 结合1952-2016年的气温和降水等气象资料, 利用响应分析、多元回归分析以及滑动相关分析等方法研究了影响南盘江流域云南松径向生长的关键气候因子及其对气候暖干化的响应规律。研究结果表明: 1985年以来, 研究区域气候暖干化特征明显, 气温上升和降水量下降的速率是1984年前的5和6倍, 年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温的上升速率为0.044、0.041和0.050 ℃·a ^-1, 年降水量的下降速率为 6.02 mm·a ^-1。气候暖干化使云南松的生长对温度响应的敏感度降低, 对水分响应的敏感度增强, 气温的解释率由暖干化前的44.95%下降到21.97%, 水分的解释率由暖干化前的55.05%上升到78.03%。暖干化增强了当年气候因子对径向生长的影响, 减弱了上年气候因子的影响, 与径向生长显著相关的当年气候因子增加了3个, 当年气候因子对径向生长的解释率增加了16.05%。暖干化减弱了云南松生长的“滞后效应”, 气候变化对树木生长影响的时效性增强。在5-7月和9-11月, 气候变暖使径向生长与气温、水分的响应关系变得不稳定。该研究可为气候暖干化区域云南松林的经营、管理以及区域气候重建提供理论依据和基础数据。     

The effects of the Late Quaternary glacial–interglacial cycles on Anatolian ground squirrels: range expansion during the glacial periods?

The present study aimed to understand how Anatolian ground squirrels, Spermophilus xanthoprymnus (Bennett, 1835), have responded to global climate changes through the Late Quaternary glacial–interglacial cycles. Accordingly, ecological niche modelling was used, together with molecular phylogeography. Using species occurrence data compiled from field observations and relevant sources and the maximum entropy machine learning algorithm in MAXENT, an ecological niche model was developed to predict the potential geographical distribution of S. xanthoprymnus under reconstructed past (the Last Interglacial, approximately 130 000–116 000 years ago and the Last Glacial Maximum, 21 000 years ago) and present (1950–2000) bioclimatic conditions. In addition, using cytochrome b mitochondrial DNA sequences deposited in GenBank and the Bayesian skyline plot in BEAST, demographic events (population fluctuations) were further assessed over the history of Anatolian ground squirrels. Combined ecological niche modelling and molecular phylogeography revealed that S. xanthoprymnus, itself also a temperate (mid‐latitude) species, has responded to global climate changes through the Late Quaternary glacial–interglacial cycles in a fashion converse to that of most temperate (mid‐latitude) species: its range expanded rather than contracted during the glacial periods and contracted rather than expanded during the interglacial periods. In other words, Anatolian ground squirrels have been in refugia during the interglacial periods, suggesting that the classical paradigm of glacial range contraction and interglacial range expansion for temperate species may not be as general as previously assumed. © 2013 The Linnean Society of London, Biological Journal of the Linnean Society, 2013, 109 , 19–32.     

Historical stability of diversity patterns in African estrildid finches (Aves: Estrildidae)?

Studying shifts in species diversity through time and space is an essential component of many aspects of biogeography and ecology. In this study, we predict the potential distribution of 61 species of African estrildid finches in order to assess current and past diversity patterns. Models were projected onto two climatic scenarios (Community Climate System Model, CCSM, and Model for Interdisciplinary Research on Climate, MIROC) representing past climate conditions, as might be expected during the Last Glacial Maximum 21 000 years BP. Subsequent overlays of the resulting potential distributions were conducted under different dispersal assumptions and compared with expert maps. Our results suggest highly similar current distribution patterns obtained by both methods. Projections onto Pleistocene scenarios showed similar patterns, with only small differences under limited and unlimited dispersal assumptions. Looking separately at diversity patterns predicted for forest and savannah species, diversity hot spots of forest species under MIROC conditions were consistent with suggested forest refugia, but were inconsistent under CCSM conditions. According to our models, savannah species were more widely distributed during the cooler and drier conditions of the Pleistocene. By using ecological niche models we show that current diversity patterns of a whole species group may have changed only slightly since the Pleistocene, suggesting a pattern of general spatial stability. However, we emphasize the importance of using different climatic scenarios as well as including the supposed dispersal of organisms in the modelling, as these factors influence results on a broad scale. © 2011 The Linnean Society of London, Biological Journal of the Linnean Society, 2011, 102 , 455–470.