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)...     

气候变化下毛榛在中国的潜在适生区预测

气候变化影响着植物物种的地理分布,研究气候变化对物种地理分布格局的影响对物种的保护和合理利用具有重要意义。本研究通过ENMeval数据包调整特征组合和调控倍率参数来优化MaxEnt模型,利用221条毛榛有效分布点数据和16个环境因子,模拟预测毛榛在当前气候和未来(2050s、2070s)气候条件下的潜在分布区,并分析影响毛榛地理分布的主导环境因子。结果表明:当特征组合为LQPH、调控倍率为1.5时,模型复杂度和过拟合程度较低,预测结果准确性较高。当前气候条件下,毛榛高度适生区主要集中于长白山、太行山、秦巴山区及甘肃南部等地区;未来不同气候情景下,陕西中北部、中国西南地区、甘肃南部等地区毛榛的适生区逐渐减少,内蒙古东部与黑龙江等地区开始出现较多的毛榛高度适生区,毛榛适生区的质心有向东北方向迁移的趋势;影响毛榛地理分布的主导环境因子为年降水量、最干季均温、海拔和年均温,累计贡献率达78.8%,其适宜范围分别为430～970 mm、-21～3℃、40～2800 m和0.8～13℃。     

基于MaxEnt模型的菜豆象全球潜在适生区预测

[目的]菜豆象是重要的检疫性害虫,预测其在全球范围内的潜在适生区可为农业部门开展菜豆象防控工作和检验检疫部门制定检疫策略提供科学依据.[方法]在收集菜豆象已有分布点和全球气象数据的基础上,采用MaxEnt模型对其在全球范围内的潜在适生区进行预测分析.[结果]MaxEnt模型的AUC平均值为0.926,预测结果准确可靠....     

气候变化背景下南美蟛蜞菊在中国的潜在适生区预测

采用最大熵物种分布模型(MaxEnt)对南美蟛蜞菊当前、未来2050、2070年在我国适生区分布情况进行预测,探究影响南美蟛蜞菊分布的主要环境因子.模型AUC值达到0.9以上,表明预测结果可信度较高.模型预测结果显示,19个环境因子中贡献率较高的前四位依次是最暖季度降水量(bio 18)、最湿月降水量(bio 13)、...     

基于MaxEnt模型预测四川省松材线虫的潜在适生区

松材线虫Bursaphelenchus xylophilus是我国重要的林业检疫性有害生物之一,由其引发的松材线虫病已造成巨大的经济损失,严重阻碍了林业的健康发展。研究并明确松材线虫在四川省的潜在适生区,对四川省有关部门制定该病害的早期监测、预警及防控具有一定的参考意义。本文基于2009—2018年四川省林业有害生物普查数据中松材线虫病和松墨天牛Monochamus alternatus的实际地理分布数据(松材线虫病:n=208,松墨天牛:n=803)及19个环境变量数据,利用MaxEnt模型和Arc GIS对松材线虫在四川省的潜在分布区进行预测,并用ROC曲线分析法检测模型模拟精度、用刀切法检测变量的重要性及其适宜值。结果表明:松材线虫在四川省的潜在最佳适生区主要分布在宜宾市、广安市、达州市、自贡市、西昌市,以及乐山市和眉山市的交界区,面积为36 541 km^2;影响松材线虫分布的主要环境变量为最干季均温(适值范围1. 5～8. 0℃,最适值6. 4℃)、季节性降水变异系数(适值范围22. 5%～34. 0%,最适值34. 0%)、最冷月最低温(适值范围0. 4～2. 5℃,最适值1. 9℃)、海拔(适值范围250～5 500 m,最适值450 m)、年温差(适值范围5. 9～9. 1℃,最适值5. 9℃)和年降水量(适值范围64～135 mm,最适值68 mm)。     

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。     

气候变化对祁连山蒙古扁桃潜在适生区的影响

气候变化将改变物种的生存环境,影响其分布范围,甚至威胁到某些物种的生存。本文通过ArcGIS软件和最大熵(MaxEnt)模型模拟蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)在祁连山当前(1970—2000年)和未来(2081—2100年)2个气候时期背景下的地理分布格局,并分析其主要的环境影响因素。结果表明：(1)在当前气候条件下,蒙古扁桃在祁连山的东南部有较好的适生性;(2)未来4种气候情景下(SSP126,SSP245,SSP245和SSP585),蒙古扁桃在祁连山南部及东南部的适生区有消失的风险,扩张区主要集中在祁连山中北部的国家公园附近;(3)蒙古扁桃的分布格局主要向祁连山北部和高纬度地区迁移;(4)最湿月降水量(Bio13)、坡度(Slope)、最冷季度均温(Bio11)和最热月最高温(Bio5)的累计贡献率达到了80%以上,是影响蒙古扁桃适生分布的主要因子。本研究模拟、分析、预测了当前和未来不同情景下蒙古扁桃在祁连山的潜在分布及其变化,为祁连山生态及物种多样性的保护提供科学依据。     

气候变化下矩镰荚苜蓿的地理分布格局及潜在适生区预测

该研究基于标本和文献信息,选取19个环境因子和1个海拔因子,利用ArcGIS软件和MaxEnt模型对矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis nicolai)在5个气候情景(末次间冰期、末次盛冰期、全新世纪中期、当前和未来气候)下的地理分布进行空间重建,模拟预测了气候变化背景下的分布格局和潜在适生区变迁。预测结果显示：(1)当前气候下,矩镰荚苜蓿集中分布在青藏高原东缘与黄土高原的交汇地带,具体包括青海东部 南部、甘肃中部 西南部、四川西北部、宁夏南部、西藏东部和陕西西部边缘。(2)高海拔、寒冷和干燥是矩镰荚苜蓿适生区的主要环境特征。(3)不同气候下潜在适生区的总面积变化相对稳定,但高度适生区对气候变化较敏感,从末次间冰期到末次盛冰期,高度适生区从青海东部的河湟谷地向甘肃中部的洮河谷地东移,全新世纪中期又西移至河湟谷地,但始终没有迁离出陇中盆地。(4)未来气候(2070s)背景下,矩镰荚苜蓿的高度和中度适生区面积较当前气候有小幅增加,但潜在适生区面积和分布格局仍保持稳定。研究表明,在青藏高原东缘地带,由昆仑山、祁连山和秦岭三大山脉造就的高原盆谷,为矩镰荚苜蓿提供了安全的就地避难所,形成了其独特而稳定的狭域分布格局,未来气候变化(2070s)对该植物不会造成很大威胁。     

基于MaxEnt模型的对开蕨在吉林省的潜在适生区预测

目的：明确国家Ⅱ级重点保护野生植物对开蕨的潜在适生区,分析影响其适生区分布的主导环境因子,是对其种群开展保护和恢复的基础。方法：基于现有的对开蕨分布点和环境数据,利用MaxEnt模型预测对开蕨在吉林省的潜在适生区并划分适生等级,进而以刀切法,结合每个环境因子的贡献率和置换重要值来综合评估影响对开蕨分布的主导环境因子。结果：训练集的受试者工作特征曲线下的面积(AUC)平均值为0.991,测试集的AUC平均值为0.987,表明MaxEnt模型预测结果准确。对开蕨的潜在适生区主要分布于吉林省东南部的白山市和通化市,辽源市、吉林市和延边州也存在零散分布,而白城市、长春市、松原市和四平市均为非适生区,其中高适生区潜在分布面积共计2 139.67 km²,中适生区潜在分布面积共计2 950.20 km²,低适生区潜在分布面积共计7 309.44 km²。影响对开蕨潜在分布的4个主导环境因子为最暖季度的降雨量、海拔、坡度和最冷月的最低温度,其适宜阈值分别是500～560 mm、700～1 250 m、14°以上和-25.5～-23.5...     

基于MaxEnt模型预测戴褐臂金龟在中国的潜在适生区

为濒危物种戴褐臂金龟保护与种群恢复提供理论依据,基于地理分布记录和环境因子变量数据,采用MaxEnt模型,利用18个有效分布点和19个环境因子,模拟了戴褐臂金龟当代、未来(2050s、2070s) RCP2.6和RCP8.5两种气候情景下在中国的适生分布区,并筛选出影响分布的主导因子.结果 显示,MaxEnt模型模拟预...     

种源地气候对蒙古莸光响应特性的影响

植物对环境的长期适应所形成的遗传特性对其光合、生长等有着重要影响。通过测定8种不同种源地蒙古莸在相同环境条件下的光响应曲线,分析、比较了不同种源地蒙古莸光合响应参数的差异及种源地气候对其影响大小,以期了解蒙古莸光合特性响应环境变异的机理。结果表明:(1)在相同环境条件下,蒙古莸的光合能力与其种源地有密切关系。随种源地从东到西、从北到南,光合能力逐渐降低,其中内蒙古苏尼特左旗、二连浩特种源的最大净光合速率(Pnmax)最高,甘肃民勤种源Pnmax最小。(2)种源地气候对蒙古莸光响应特性有着显著影响,其中温度和海拔是主要因素,温度、海拔与最大净光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(Rd)均显著负相关(P0.01)。(3)种源地气候对各个光合参数的解释程度为:16.65%—73.52%,对表观量子效率(α1)、最大净光合速率(Pnmax)、光补偿点(Ic)和暗呼吸速率(Rd)有着重要影响,解释力均大于40%。由此可见,种源地气候差异引起的遗传变异是造成不同种源间光响应特性差异的重要因素之一。不同种源蒙古莸光合能力的差异是其适应特有环境的体现。     

基于MaxEnt模型的腐烂茎线虫在内蒙古地区适生区预测

【目的】为保障马铃薯产业健康发展,加强腐烂茎线虫的检疫防控工作,对其在内蒙古地区的适生区进行预测分析。【方法】根据腐烂茎线虫在我国最新的分布和环境数据,通过MaxEnt生态位模型和ArcGIS软件,预测当前和未来气候条件下腐烂茎线虫在内蒙古地区的适生区。【结果】MaxEnt模型的AUC平均值为0.929,预测结果准确可靠。预测结果显示:当前气候条件下腐烂茎线虫在内蒙古地区的适生区面积为41.8万km²,占全区面积的35.31%。研究表明,在2021—2040年和2041—2060年,腐烂茎线虫在内蒙古地区的总适生区面积将不断扩大;其中在SSP1_2.6气候情景下,在赤峰市、通辽市和兴安盟将出现腐烂茎线虫的高适生区;在SSP3_7.0气候情景下,在鄂尔多斯市、赤峰市、通辽市将出现腐烂茎线虫高适生区。利用Jackknife刀切法计算得到影响腐烂茎线虫分布的主导环境因子为温度季节性变化方差、最湿月降雨量、最冷季平均温、昼夜温差月均温、最湿季平均温。【结论】腐烂茎线虫在内蒙古地区有进一步扩散的风险,建议在未来气候情景下出现腐烂茎线虫高度适生区的盟市,应加强调运检疫和疫情监测,防止腐烂茎线虫进一步扩散。     

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。     

基于最大熵模型的中国兜兰属植物潜在分布模拟

基于已知分布点和20个环境因子,该研究利用MaxEnt模型模拟在现在(1970—2000年)气候条件和2种不同共享经济路径情景下(SSP1-2.6、SSP5-8.5)未来(2081—2100年)兜兰属(Paphiopedilum)植物的潜在分布格局,找出影响物种分布的环境因子。结果表明,兜兰属植物的最适宜分布区位于滇东南地区、贵州西南、广西西部、广东南部、海南北部。影响该属植物分布的主要环境因子是年降水量、年温度变化和最干旱季降水量。随着全球变暖,适生区有向北和西北方向扩张的趋势,逐渐往西北亚热带方向延伸。在SSP5-8.5的情景下,高适生区出现大幅度收缩。在未来气候情景下,不同种群的分布区变化规律并不一致,其分布格局响应气候变化的趋势也有所不同,因此该文针对分布区变化趋势不同的物种提出了不同的保护策略。     

落叶松枯梢病在中国的适生性

落叶松枯梢病(Neofusicoccum laricinum)是威胁落叶松人工林的检疫性林木病害。明确当前该病在中国的潜在适生区及其在未来对气候变化的响应,揭示影响该病害发生流行的主导环境变量,对落叶松枯梢病的早期预警及防治具有重要意义。基于落叶松枯梢病分布数据和环境数据,利用ENMTools、R和刀切法(Jack knife test)筛选分布点数据和环境因子,通过MaxEnt、ArcGIS、SDMTools等技术预测当前和未来气候条件下落叶松枯梢病在中国的潜在适生区,划分病害适生等级并计算各适生等级面积占比,绘制质心转移轨迹。结果表明:(1)建立的落叶松枯梢病在中国的潜在适生区预测模型具有高精确性和可信度(不同年份和不同气候模式下的AUC值均大于0.9);(2)影响落叶松枯梢病分布的主要环境变量为年平均气温、最暖季度降水量、年降水量和最暖季度平均温度;(3)当前气候模式下落叶松枯梢病在中国的潜在适生区面积占中国国土总面积的18.02%,中高适生区集中分布在中国辽宁东南部、吉林东部、黑龙江大部分地区、内蒙古东北部;(4)在三种不同气候条件下(ssp126、ssp245、ssp585),未来落叶松枯梢病在中国的潜在适生区面积与现代气候条件相比均有所减少,其质心由东北向华北、西南地区转移。落叶松枯梢病一旦发生将会造成不可逆的生态灾难和经济损失,因此本研究对落叶松枯梢病在中国的潜在适生区进行预测和分析,研究结果对合理区划落叶松枯梢病潜在入侵风险地、加强重点地区的检疫监测、及时制定有效的防治手段,以及对于发生区的监测和防治与未发生区的早期预警和监管具有重要意义。     

基于优化的最大熵模型预测中国高山栎组植物的历史、现状与未来分布变化

气候变化影响着植物物种的地理分布,预测物种潜在适生区对认识其地理分布特征及发挥其生态价值与经济价值具有重要意义。以高山栎组植物为研究对象,运用R语言ENMeval数据包调整调控倍频（RM）和特征组合（FC）优化的最大熵（MaxEnt）模型和ArcGIS软件,基于160条高山栎组植物分布点记录和22个环境因子进行潜在适生区预测,探讨影响其地理分布的主要环境因子,同时预测其在末次间冰期（Last interglacial,LIG）、末次盛冰期（Last glacial maximum,LGM）、全新世中期（Mid Holocene,MH）、当代（Current）、2041-2060年（2050年）和2061-2080年（2070年）3种不同CO₂浓度排放路径下潜在适生区的空间分布格局及其质心变化趋势。结果表明：最优模型参数RM=2.5,FC=LQHPT时,MaxEnt模型复杂度和过拟合程度最低,模型预测准确性极高,AUC=0.960±0.15。综合刀切法贡献率、置换贡献率和单因子响应曲线可知影响其地理分布的主要环境因子是气温季节性变动系数（bio4）、高程（dem）、年降水量（bio12）和等温性（bio3）,其适宜范围分别为435-625、1792-3978m、670-1050mm和41.5-50.3,累计贡献率高达81.6%,其中温度是影响高山栎组植物最重要的环境因子。当前气候条件下,高山栎组植物总适生区面积62.37×10⁴km²,高适生区面积10.47×10⁴km²,占总适生区面积的16.79%,集中分布于川滇横断山地区、滇中高原北部、藏东南以及黔西部分地区。各个时期间高山栎组植物的适生区面积差异较大,当代潜在适生区面积最小且破碎化最严重,可能由于气候变化及人类影响所致。未来各个时期潜在分布区面积均有增大的趋势,但RCP8.5情景下面积相较于其他情景有所降低,表明全球气候变暖背景下不利于高山栎组植物的长期生长。同时,质心分析表明未来气候条件下其分布有向低海拔和低纬度迁移的趋势。     

基于最大熵模型的中药材木贼麻黄潜在适生区

木贼麻黄(Ephedra equisetina)具有重要的药用和经济价值,在水土保持、生态平衡、荒漠化防治等方面也发挥重要作用,被列为国家二级保护植物。全球气候变化和人类活动严重威胁到木贼麻黄资源保护与利用,因而预测其潜在适生区空间变化具有重要意义。基于最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS软件,结合201条木贼麻黄在中国的有效分布记录和21个环境变量,预测在自然环境影响及人类活动干扰下中药材木贼麻黄适生区分布,并将木贼麻黄高适生区与土地利用类型进行叠加分析。结果表明:(1)模型添加人类活动因子后曲线下面积(AUC)值由0.919升至0.948,预测结果精度提高,而添加人类活动因子使木贼麻黄适生区面积严重减少,部分适生区等级退化,其分布愈破碎化稀疏零散;(2)木贼麻黄适生区多集中分布于新疆、甘肃、宁夏、陕西和山西地区,未来时期两种情景下木贼麻黄适生区都出现不同程度的扩张,RCP2.6-2050年相对当前时期高适生区面积增加最多;(3)参与建模的环境因子中贡献度较高的酸碱度(pH)、海拔(Altitude)和年平均温度(Bio1)对木贼麻黄地理分布有关键影响;(4)未来时期下木贼麻黄高适生区的几何质心出现不同程度向东迁移的现象,多分布于甘肃省境内;(5)木贼麻黄高适生区部分土地已经被开发利用,剩余未利用的土地分布于新疆、甘肃、内蒙古和宁夏地区,可在这些地区因地制宜发展木贼麻黄种植业。为木贼麻黄的就地、迁地保护、优先保护区以及人工种植选地提供理论依据,这对木贼麻黄资源保护与利用具有重要的现实意义。     

气候变化对落叶松人工林在中国适生区分布的影响

落叶松(Larix)是我国的主要造林树种,其适生区的分布在很大程度上受气象要素等环境因子的影响。研究落叶松人工林适生区分布在气候变化下的变迁,可为应对气候变化的林业管理策略提供技术指导和科学依据。选取华北落叶松、日本落叶松、长白落叶松和兴安落叶松为研究对象,搜集整理了它们在中国地区的308条有效分布记录和22个环境因子变量,运用最大熵(MaxEnt)模型探测了制约落叶松人工林分布的主要环境因子及其适生区范围,模拟并分析了1931-2020年落叶松人工林适生区受气候变化影响的空间分布变化。结果表明:(1)研究选取的MaxEnt模型对落叶松适生区的模拟效果都达到了"极准确"的程度,受试者工作特征曲线面积(AUC值)在0.92-0.977之间。影响落叶松人工林分布的主要环境变量为最湿月降水量、海拔、最湿季度平均温度和温度季节变化方差,累计贡献率达到了73.8%。(2)当前(1991-2020年)气候条件下落叶松人工林适生区面积为182.34×10⁴km²。其中,高适生区面积为53.57×10⁴km²,占总适生面积的29.38%。高适生区集中分布在长白山脉、大兴安岭、燕山、小陇山、太行山脉以及秦岭-大巴山等地区。(3)1931-1960年期间落叶松的高适生区面积为28.33×10⁴km²,1961-1990年期间为33.10×10⁴km²,当前气候条件下进一步增至53.57×10⁴km²。落叶松适生区的范围在过去90年间整体呈现向北移动的趋势。其中,华北落叶松分布在整体上向北大约移动了3°,且分布面积显著增加。日本落叶松位于辽宁东部的高适生区向北移动,位于秦岭-大巴山地区的高适生区则没有明显的偏移,但是分布范围却向高海拔地区集中。长白落叶松的适生区范围向北移动了5°,且分布面积先减少后增加,增加的主要区域是长白山北部。兴安落叶松的适生区范围同样是向北移动,有部分适生区移出了我国北界, 这是其适生区面积在近些年减小的主要原因。