气候变化对5种植物分布的潜在影响

利用CART(分类和回归树Classification and regression tree)模型,采用A2和B2气候情景,模拟分析了气候变化对观光木(Tsoongiodendron odorum)、鹅掌楸(Liriodendron chinense)、独叶草(Kingdonia uniflora)、草苁蓉(Boschniakia rossica)和刺五加(Acanthopanax senticosus)分布范围及空间格局的影响。结果表明:与目前适宜分布范围相比,气候发生变化后,观光木的分布范围变化不大,其它植物则缩小;观光木的新适宜与总适宜分布范围扩大,而其它植物缩小;草丛蓉和刺五加的目前适宜、新适宜及总适宜分布范围缩小幅度较大,鹅掌楸和独叶草次之;观光木和鹅掌楸向目前适宜分布区北部区域扩展,独叶草向西南区域扩展,草丛蓉和刺五加的适宜范围在2081～2100年会散失。气候变化下,这些植物的适宜分布范围随年降水量和年均气温的变化不一致,观光木的目前适宜、独叶草的新适宜及总适宜分布范围与年降水量和年均气温,以及草苁蓉的分布范围与降水量的相关性不显著(P0.05)。这些植物的空间分布格局将随气候变化而发生变化。     

气候变化对我国7种植物潜在分布的影响

利用CART(分类和回归树)模型及A2和B2气候情景,模拟分析气候变化对瘿椒树、岩高兰、延龄草、星叶草、天麻、蝟实和秃杉分布范围及空间格局影响.结果显示:气候变化下,就目前适宜分布范围,瘿椒树呈增加趋势,其它植物呈缩小趋势;就新适宜及总适宜分布范围,蔚实、延龄草和瘿椒树呈增加趋势,星叶草和岩高兰呈减小趋势,天麻和秃杉在...     

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。     

气候变化对中国马可波罗盘羊适宜生境的潜在影响

气候变化可能造成生物多样性下降和物种灭绝.开展气候变化对濒危野生动物分布格局影响的研究,对识别野生动物优先保护区、制定相关保护策略具有重要价值.本研究基于2017-2018年在新疆塔什库尔干野生动物自然保护区野外调查获得的马可波罗盘羊(Ovis ammon polii)分布位点,采用最大熵模型预测了气候变化下其适宜生境...     

气候变化对新疆雪岭云杉潜在适宜分布及生态位分化的影响

探究气候变化对天山森林植物潜在空间分布的影响及其模拟预测有助于揭示中尺度下植物分布格局对气候变化的适应对策和反馈机制,对促进干旱区山地森林生态系统的生物多样性保育和森林资源可持续管理有着重要的科学和实践意义。基于雪岭云杉的分布点数据和环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型、GIS工具及R软件估计其在基准气候(1970—2000年)及2050(2041—2060年)和2070(2061—2080年)时段基于RCPs气候情景下的潜在分布范围、空间格局变化及生态位分化。结果表明：(1)雪岭云杉在基准气候下的潜在分布与2019年秋季的NDVI植被覆盖变化基本保持一致,高适生分布区主要分布在东疆的哈密、巴里坤和伊吾,北疆主要分布在天山北坡、博格达山、北塔山和伊犁河谷,南疆主要分布在天山南坡。另外,在阿尔泰山南坡、塔城、裕民、托里、西昆仑山和小帕米尔山地也有分布。(2)限制雪岭云杉潜在分布的关键因子为降水(最干月降水量、最冷季降水量和降水季节性)和温度(最干季平均温度、年均温、等温性和气温年较差)、土壤剖面有效含水量、土壤碳密度及海拔,其累计贡献率之和达到87.28%。(3)2050和207...     

气候变化对黄腹角雉潜在栖息地的影响

气候变化直接影响物种赖以生存的栖息地环境条件,进而影响物种的分布、数量和存活率。基于优化后最大熵(MaxEnt)模型预测气候变化下黄腹角雉(Tragopan caboti)过去、当前、未来时期的潜在栖息地格局。结果表明,降水量、温度、海拔是栖息地的主要影响因子。当前时期适宜栖息地面积较过去时期下降24.69%;未来2041—2060年间,共享社会经济路径(SSP)3-7.0与SSP5-8.5情景下黄腹角雉适宜栖息地面积较当前时期分别下降55.19%、58.10%。浙江、江西和福建是当前以及未来黄腹角雉核心适宜栖息地,适宜栖息地面积呈现下降的趋势,并往高纬度区域移动。     

不同气候变化情景下入侵植物大狼把草在中国的潜在分布

运用最大熵模型(MaxEnt),以大狼把草(Bidens frondosa)为对象,基于全国范围内大狼把草237个分布点和19个气候因子变量,预测了当前及未来(2050s、2070s)3种气候情景RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5(RCP:representative concentration pathways...     

气候变化对木姜子属五种植物分布的影响

木姜子属是樟科的代表类群,是重要的药用及香料植物资源。预估气候变化对木姜子属植物的影响,对该属植物资源保护、引种栽培及可持续利用具有重要意义。为探究木姜子属五种植物适生区与气候变化的关系,基于2371条分布记录和22个生物变量,优化预测模型的调控倍频和特征组合参数,应用MaxEnt软件预测当前和未来(2050s,2070s,2090s)不同气候情景(SSP126,SSP245,SSP370,SSP585)下木姜子属五种植物的潜在地理分布,分析其适生区的空间变化及质心迁移趋势。结果表明:(1)模型预测结果具有较高准确度,优化后各组模型的AUC值均高于0.93。(2)木姜子属五种植物潜在分布受不同环境因素影响,其中最热季度平均降水对五种植物分布均有显著影响。(3)当前气候条件下,木姜子属五种植物的适宜性在区域间存在明显差异,红叶木姜子在我国总适生区的面积最大。(4)未来不同气候变化情景下,木姜子属五种植物的适宜生境将发生不同程度的扩张和收缩变化,其中山鸡椒和毛叶木姜子总适生区呈现完全扩张趋势,毛山鸡椒、天目木姜子和红叶木姜子不同情景下呈现不同程度的收缩和扩张。(5)随着未来全球变暖,各物种质心发生了不同程度的迁移,其中红叶木姜子、山鸡椒的质心将呈现出向高维度地区迁移趋势。木姜子属五种植物生态适应性及对气候变化的响应为其制定保护策略以及引种栽培提供理论依据。     

气候变化对东北濒危动物驼鹿潜在生境的影响

气候变化是造成生物多样性下降和物种灭绝的主要因素之一。研究气候变化对物种生境,尤其是濒危物种生境影响对未来保护物种多样性和保持生态系统功能完整性具有重要意义。以驼鹿乌苏里亚种(Alces alces cameloides)为研究对象,选取了对驼鹿分布可能存在影响的22个环境因子,利用最大熵(Maxent)模型模拟了驼鹿基准气候条件下在我国东北的潜在生境分布,并预测了RCP4.5和RCP8.5两种气候变化情景下2041—2060年(2050s)、2061—2080年(2070s)驼鹿潜在分布,采用接收工作曲线下面积(AUC)对模型预测能力进行评估。研究结果表明:最大熵模型预测驼鹿潜在生境分布的精度较高(平均AUC值为0.845),22个环境因子中,年均温、最暖季均温、年降水、平均日较差是影响驼鹿生境分布的主要因子。基准气候条件下,驼鹿的潜在生境面积占研究区域总面积的36.4%,潜在生境分布区主要在大、小兴安岭。随着时间的推移,研究区内驼鹿当前潜在生境面积明显减少,而新增潜在生境面积较少,总面积呈现急剧减少的趋势,其中RCP8.5情景减少程度大于RCP4.5情景。至2050s阶段,当前潜在生境面积平均将减少62.3%,新增潜在分布面积平均仅为3.6%,总潜在生境面积最高将减少65.6%,平均将减少58.8%;至2070s阶段,当前潜在生境面积平均将减少75.8%,新增潜在分布面积平均仅为1.9%,总潜在生境面积最高将减少93.1%,平均减少73.9%。空间分布上,驼鹿的潜在生境的几何中心将先向西北移动,然后再向高纬度地区西南方向迁移,至2050s阶段,潜在分布生境的几何中心在RCP4.5和RCP8.5情景下的迁移距离分别为183.5 km和210.8 km;至2070s阶段,相应情景下的迁移距离将缩短至28.7 km和33.8 km。潜在生境分布整体呈现向高海拔、高纬度迁移的趋势。     

气候变化对巨柏适宜生境分布的潜在影响和预测

随着全球气候变化,植物的生长和生存模式均受到影响。预测气候变化下物种潜在的地理分布范围变化,是判断该物种如何响应气候变化的重要手段,有助于制定科学的物种保护策略。巨柏(Cupressusgigantea)是雅鲁藏布江中游末段及主要支流尼洋河近江河段河岸带的特有物种,也是国家一级重点保护植物,其分布范围主要在朗县至米林市丹娘乡的雅鲁藏布江两岸及尼洋河河谷的巨柏公园,生存受到区域自然资源开发和气候变化的明显影响。该研究基于巨柏当前地理分布数据、地形因子、当前及未来气候条件下的环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型、广义线性模型(GLM)和广义相加模型(GAM)与Arc GIS空间分析分别对西藏当前及未来2081–2100年2种气候变化情景(高排放模式SSP5-8.5和低排放模式SSP1-2.6)下的巨柏生境适宜性进行模拟分析。研究结果表明:(1)巨柏的潜在地理分布范围较狭窄,适生区集中分布在加查县至米林市的雅鲁藏布江两岸和米林市至工布江达县的尼洋河两岸,在隆子县、贡嘎县、错那县等地呈零星分布;(2)对巨柏潜在地理分布影响较大的环境因子有最冷季平均气温、温度季节性、昼夜温差月均值和海拔,适宜范围分别为–1.62–2.14℃、565.29–603.78、11.66–12.97℃和2 898–3 550m;(3)三种模型模拟结果均表明与潜在地理分布面积相比,未来气候变化情景下巨柏的总适生区面积呈现扩大的趋势,且SSP5-8.5情景下巨柏适生区面积的扩增程度明显高于SSP1-2.6气候情景;(4)与当前适生区质心相比,未来情景下的巨柏适生区质心整体呈向西南偏移的趋势,巨柏的分布区也呈向藏西南雅鲁藏布江中游方向较高海拔迁移的趋势。该研究探究了巨柏生长的关键影响因子及巨柏对气候的响应状况,对巨柏保护具有十分重要的科学意义和实践指导价值。     

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。     

中国-喜马拉雅三种黄耆属植物与其传粉熊蜂的空间分布预测

依赖于动物传粉获得繁殖成功的植物的分布与其传粉动物的地理分布有着密切联系。预测未来气候变化对植物及其传粉动物地理分布的影响对生物多样性保护具有重要意义。本文通过对中国-喜马拉雅3种黄耆属(Astragalus)植物, 即弯齿黄耆(A. camptodontus)、黑毛黄耆(A. pullus)和笔直黄耆(A. strictus), 及其传粉熊蜂(Bombus)的野外调查, 以及收集来源于数据库的黄耆和熊蜂的543个物种分布点和13个环境因子数据, 结合物种可能出现的完全扩散、不扩散和仅熊蜂扩散3种迁移模式, 利用MaxEnt模型模拟了3种黄耆属植物与2种传粉熊蜂即橘尾熊蜂(Bombus friseanus)和红束熊蜂(B. rufofasciatus)在历史阶段(1970-2000年)和2100年两种温室气体浓度情景(ssp245和ssp585)下的适宜分布区变化。结果表明: 3种黄耆属植物均主要依赖于熊蜂传粉, 黄耆与其传粉熊蜂的主要适宜分布区为中国-喜马拉雅地区, 到2100年它们的分布区呈现向西北方向扩张的趋势, 而在东南部的分布区减少。当模型中考虑与传粉熊蜂的互作后, 3种黄耆属植物的潜在地理分布范围减少了15.83%-83.98%。在温室气体中低浓度情景(ssp245)下, 3种黄耆属植物与其传粉熊蜂的空间匹配增加, 而在高浓度情景(ssp585)下弯齿黄耆、黑毛黄耆与橘尾熊蜂的空间匹配降低; 如果物种不扩散或仅熊蜂扩散, 笔直黄耆与红束熊蜂的空间匹配降低。气候变化和物种的扩散能力可能引起黄耆与其传粉熊蜂出现空间不匹配。同时, 模型预测显示影响黄耆和熊蜂分布的环境因子不同, 但海拔是最主要的环境因子。由于与传粉者的相互作用对许多植物物种的生命周期具有重要意义, 因而本研究可以更好地理解气候变化对植物与其传粉者空间分布的潜在影响, 特别是对那些地理范围受限制的植物。     

The influence of coarse‐scale environmental features on current and predicted future distributions of narrow‐range endemic crayfish populations

1. A major limitation to effective management of narrow‐range crayfish populations is the paucity of information on the spatial distribution of crayfish species and a general understanding of the interacting environmental variables that drive current and future potential distributional patterns. 2. Maximum Entropy Species Distribution Modeling Software (MaxEnt) was used to predict the current and future potential distributions of four endemic crayfish species in the Ouachita Mountains. Current distributions were modelled using climate, geology, soils, land use, landform and flow variables thought to be important to lotic crayfish. Potential changes in the distribution were forecast by using models trained on current conditions and projecting onto the landscape predicted under climate‐change scenarios. 3. The modelled distribution of the four species closely resembled the perceived distribution of each species but also predicted populations in streams and catchments where they had not previously been collected. Soils, elevation and winter precipitation and temperature most strongly related to current distributions and represented 65–87% of the predictive power of the models. Model accuracy was high for all models, and model predictions of new populations were verified through additional field sampling. 4. Current models created using two spatial resolutions (1 and 4.5 km²) showed that fine‐resolution data more accurately represented current distributions. For three of the four species, the 1‐km² resolution models resulted in more conservative predictions. However, the modelled distributional extent of Orconectes leptogonopodus was similar regardless of data resolution. Field validations indicated 1‐km² resolution models were more accurate than 4.5‐km² resolution models. 5. Future projected (4.5‐km² resolution models) model distributions indicated three of the four endemic species would have truncated ranges with low occurrence probabilities under the low‐emission scenario, whereas two of four species would be severely restricted in range under moderate–high emissions. Discrepancies in the two emission scenarios probably relate to the exclusion of behavioural adaptations from species‐distribution models. 6. These model predictions illustrate possible impacts of climate change on narrow‐range endemic crayfish populations. The predictions do not account for biotic interactions, migration, local habitat conditions or species adaptation. However, we identified the constraining landscape features acting on these populations that provide a framework for addressing habitat needs at a fine scale and developing targeted and systematic monitoring programmes.     

气候变化下马铃薯块茎蛾在中国的适生区分析

马铃薯块茎蛾Phthorimaea operculella是世界性重要害虫,也是重要的检疫性害虫之一。本研究基于马铃薯块茎蛾当前在中国分布点和环境变量因子,利用MaxEnt模型预测当前及未来两种气候背景下马铃薯块茎蛾在中国的潜在适生范围及程度。结果表明：马铃薯块茎蛾当前在我国的总适生区面积约363.6×10～4 km²,占全国陆地面积的37.9%;高适生区主要集中在西南和中原地区。影响马铃薯块茎蛾潜在分布的主要环境变量因子为最冷月份最低温、最冷季降水量、温度季节变动和最热月份最高温度。未来气候情景下,马铃薯块茎蛾潜在适生区面积呈缓慢扩大趋势,主要特征是南方沿海各省部分高、低适生区转变为中适生区,低适生区继续向北扩张。通过对未来气候变暖条件下的马铃薯块茎蛾适生区及适生程度进行科学预测,以期为马铃薯块茎蛾防控提供理论指导。     

基于青海产区气候特征的高产优质枸杞适生区预测

青海产区独特的气候条件非常适宜枸杞生长,产量和品质优于其他产区。筛选与其气候条件类似的产区可以指导高产优质枸杞的科学种植,提高种植收益。本研究基于青海产区气候特征,利用优化的MaxEnt模型和ArcGIS软件,明确影响其适生区分布的关键气象因子,预测其在不同气候情景下的适宜分布区。结果表明: 优化后的特征组合为线型、二次型,调控倍频为0.5,受试者工作特征曲线下面积和真实技巧统计值均大于0.90,表明预测结果准确可靠。影响高产优质枸杞分布的关键气象因子为平均气温日较差(适宜范围为12.94～19.08 ℃)和最暖月份最高温(19.01～28.32 ℃)。当前高产优质枸杞在我国适生区面积为42.69×10⁴ km²,主要分布在青海柴达木盆地、甘肃西北部及其祁连山山麓、新疆昆仑山与阿尔金山山麓以及西藏中西部;未来(2050s和2070s)不同气候情景下,高产优质枸杞适生区面积均高于当前,呈现向东扩张的趋势,适生区面积分别在SSP585(59.26×10⁴ km²)和SSP370(58.51×10⁴ km²)情景下达到最大。温度是影响高产优质枸杞分布的关键气象因子,气候变暖将会导致其适生区向东扩张,有利于高产优质枸杞生产。     

灰鹤在中国的越冬适宜栖息地预测及种群分布的关键影响因子

灰鹤是我国广泛分布的大型涉禽,其种群呈增长趋势。明确灰鹤越冬适宜栖息地及种群分布的关键影响因子对灰鹤种群保护具有指导意义。本研究利用MaxEnt模型,以灰鹤越冬期300个分布位点为基础,结合气候、地形、土地利用、归一化植被指数和人为干扰5大类共26个生态因子对我国灰鹤的越冬适宜栖息地进行预测。结果表明: 灰鹤东部种群越冬栖息地选择的主导因子为海拔、距水源距离、最干季降水量和温度季节性变化;中部种群为距水源距离、最冷季降水量、海拔、最冷季平均温度和距村庄距离;西部种群为等温性、距村庄距离、海拔和距水源距离。灰鹤在我国东部的高适宜越冬地面积为33730.91 km²,主要分布在我国华北平原及长江中下游湿地;中部高适宜越冬地面积为19336.81 km²,主要分布于山西、陕西和河南的黄河湿地;西部高适宜越冬地面积为52243.06 km²,主要分布于西藏南部、云南北部和贵州西部的湿地和耕地交错区。我国灰鹤对环境较恶劣的高海拔及高纬度地区均有一定适应性,其适宜栖息地几乎遍布全国。本研究结果可为灰鹤种群的保护及管理提供指导。     

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...     

气候变化对四合木适生区及空间迁移的影响

四合木(Tetraena mongolica )是中国特有的孑遗种植物,被誉为植物中的\"大熊猫\",由于早期过度放牧、滥垦乱伐等人为因素,使这一物种一度濒临灭绝。预测气候变化对分布范围的影响可为四合木的野生资源保存与可持续利用提供科学基础和参考依据。利用27个地理分布点和从Worldclim网站下载的18个环境因子数据,基于优化后的MaxEnt模型预测四合木在中国的地理分布格局和限制其分布的主导环境因子。结果表明,通过调用R平台ENMeaval程序包进行模型优化,最终确定FC=LQHPT,RM=4,优化参数后的模型精度优于默认参数下的模型精度。优化后的MaxEnt模型预测测试数据集和训练数据集AUC值均在0.98以上;现代四合木潜在地理分布的总的适生区面积约为124.45×104 km²,高适生区面积约为3.35×104 km²,高适生区主要集中于内蒙古阿拉善左旗、鄂托克旗以北,黄河上游达拉特旗以南,乌海市、巴彦淖尔市以东,鄂尔多斯市以西;宁夏回族自治区北部石嘴山市及贺兰山北麓也有少量分布。最干月降水量(36.95%)、年降水量(14.83%)、表层土壤有机碳含量(11.21%)、海拔(9.38%)、最干季度平均气温(6.28%)、年均温(5.49%)、人类活动因子(3.10%)、表层土砾石含量(3.01%)、等温性(2.44%)、表层土壤碳酸盐或石灰含量(2.32%)、表层土壤酸碱度(2.02%)和最冷月最低气温(1.32%)是影响四合木分布的主要环境因子。分析发现,随着气候暖化,四合木新增适生面积将会逐步缩减,现代潜在高适生区可能依然是其未来的避难所,其分布重心可能将会向东迁移。本研究为进一步明确四合木适宜栖息地在中国的地理分布格局和制定有效的保护策略提供了科学参考。