气候变化对东北主要地带性植被类型分布的影响

准确地划分地带性主要植被类型分布的适宜区域,可为区域植被恢复与重建、生物多样性保护等工作提供有益的理论参考。在检验1961—2013年东北地区气候变化突变点的基础上,基于东北地区主要植被类型热量指标,研究气候变化对该区域主要植被类型适宜分布区域的影响,并利用2000年和2013年土地类型覆盖数据(MCD12Q1),对推算的适宜分布区域进行验证,结果表明:大兴安岭气温突变点为1982年,其它地区为1988年,东北地区各生态地理区年降水量没有明显的突变点。气温突变点后适宜在东北地区生长的主要植被种类没有变化,但各植被类型的分布区域均有所改变,其中高山冻原、亚高山矮曲林、寒温带针叶林和温带针阔叶混交林适宜分布区域面积减小,暖温带落叶阔叶林和温带草原面积增大。气温突变点前后各植被类型适宜分布区的地理中心均发生了不同程度的移动,其中移动距离最大的是南部地区的亚高山矮曲林,向东北方向移动了135.44km。与主要植被类型实际分布相对比,证明气候变化对研究区植被类型分布可能已经产生了影响。     

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)...     

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...     

人为引入和气候变化对灰喜鹊未来分布的影响

气候变化和人为引种正在改变世界物种的分布格局,对生态系统中的关键物种构建分布模型,有助于理解全球气候变化背景下物种的分布变化规律,并预测其对生态系统的潜在影响。灰喜鹊(Cyanopica cyanus)是重要的食虫鸟类,对控制虫害、维持森林生态系统的稳定性具有重要意义,由于人为引种等原因,目前灰喜鹊已在其自然分布地外建立了多处可自我维持的种群。基于气候生态位理论,使用最大熵模型构建了自然分布地模型、引入地模型及综合分布模型等3种模型,模拟灰喜鹊在当前时期、2050s时期及2070s时期的潜在适生区,并以此分析灰喜鹊的分布格局与变化趋势。结果表明：(1)当前时期,自然分布地种群的适生区主要分布于华北、华中和华东地区,而引入地种群的适生区则主要分布于华南和西南地区;(2)在未来气候变化的背景下,各模型结果均表明灰喜鹊有显著的扩张趋势,自然分布地种群主要表现为向高纬度、高海拔地区扩散,截至2070s时期,适生区的质心向北偏东25°方向移动了229.16 km,而引入地种群扩张趋势较缓,截至2070s时期,质心仅向北偏东46°方向移动了67.69 km;(3)从适宜值方面来看,自然分布地模型中...     

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。     

气候变化情景下孑遗植物绵刺在中国的潜在地理分布

绵刺(Potaninia mongolica Maxim.)为我国西北干旱、半干旱地区孑遗濒危荒漠植物,具有重要的生态作用。预测过去、当代及未来气候变化情景下绵刺植物在中国的潜在地理分布区和迁移路线,将为绵刺的保护利用及种群合理建立提供一定的科学依据。基于绵刺在中国的73个有效分布点和8个环境因子变量,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件预测末次间冰期、末次盛冰期、当代及未来绵刺在中国的潜在地理分布变化,综合分析影响绵刺分布的主要环境因子及其适宜范围,并用检验受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)评估模型的精确度。结果表明：(1)MaxEnt模型预测精确度极高,受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)值为0.988,预测显示当代绵刺主要分布在内蒙古中西部地区(阿拉善地区)、宁夏东北部和西北部、甘肃中东部、新疆中部和西部少量狭长分布区,潜在地理分布的总适生区面积约是51.94×10⁴ km~2;(2)影响绵刺潜在地理分布的重要环境因子变量是降雨(最干月降雨量、年均降雨量、最湿月降雨量、最冷季度平均降雨量)和温度(最热月的最高温);(3)从末次间冰期到末次...     

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...     

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。     

未来气候变化下黑沙蒿在中国的潜在地理分布及变迁

黑沙蒿是我国荒漠草原防风固沙的先驱植物,在生态系统恢复和重建中有非常重要的作用,然而其在发挥重要生态功能之余,也给我国北方地区人类的健康带来了一定影响。本研究基于黑沙蒿当前在中国分布的89条有效数据和典型19个气候环境因子,通过MaxEnt模型,模拟了当前和未来(2050s、2070s)2种情景下(RCP 4.5、RCP 8.5)黑沙蒿在中国的潜在分布区,利用ArcGIS软件中SDM工具箱分析黑沙蒿的潜在分布范围及其变化,综合贡献率、刀切法及环境变量响应曲线评估了关键气候因子的重要性,并使用检验受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)对模型精度检验和评估。结果表明: MaxEnt模型模拟效果极好(AUC=0.980),预测显示黑沙蒿主要集中分布在毛乌素沙地及周边地区,该结果与当前实际分布范围相吻合;黑沙蒿在未来2种情景下的潜在高适生区分布面积与当前相比减少了5.2%～26.8%,气候变化对黑沙蒿的分布有一定的负面影响,其中,温度季节变化、最冷季度降水量及年平均温度的影响最大;黑沙蒿未来在中国潜在分布核心区位于毛乌素沙地,且有向东北部(吉林、黑龙江、辽宁及河北部分地区)扩散趋势。     

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。     

山西翅果油树的适生区预测及其对气候变化的响应

研究濒危物种生境在气候变化下的响应对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.本文选取我国特有濒危植物翅果油树为研究对象,以该物种73个野外调查数据和35个环境因子为基础,应用最大熵模型对山西翅果油树当前的适生分布区进行预测;进而结合政府间气候变化专门委员会第五次评估报告发布的气候模式数据,探讨未来不同气候情景下山西翅果油树分布格局的变化趋势.结果表明:受试者工作特征曲线分析法的AUC值为0.987,表明模型的模拟精度很好且预测可靠性高;刀切法检验结果显示,降水量季节变化、温度年变化范围、年均温、等温线、表层土p H值和年降水量是影响翅果油树分布的主要环境因子,其累积贡献率达到了94.8%;当前,山西翅果油树的适生区主要集中在山西省吕梁山南部和中条山地带;未来不同气候情景下,到21世纪70年代翅果油树适生区面积均有不同幅度的缩减,低浓度情景(RCP 2.6)下呈先增后减趋势,中高浓度情景(RCP 4.5和RCP8.5)下响应较敏感且呈先减后增趋势.两个不同适生区的空间分布格局对气候变化也有不同的响应,吕梁山南部表现出纬度方向的轻微波动,而中条山地带则是海拔方向的迁移.     

孑遗植物长苞铁杉(Tsuga longibracteata)分布格局对未来气候变化的响应

长苞铁杉(Tsuga longibracteata)是中国特有的珍贵树种,不仅对研究裸子植物的系统发育、古生态和古气候具有重要作用,而且该树种具有造林、用材和药用等方面的较高价值。研究长苞铁杉在气候变化下的分布格局变化是制定其保护和可持续利用的重要基础。采用最大熵模型(MaxEnt),结合不同时期(当前、2050年和2070年)和不同二氧化碳排放情境下(RCP2.6和RCP8.5)的气候因子变量,探讨气候变化与物种地理分布格局的关系,预测长苞铁杉的潜在分布区变迁。本研究考虑了空间约束对物种分布的限制作用,构建了气候因子预测模型(C)和气候+空间约束因子预测模型(C+S)分别进行潜在分布区预测,比较其结果差异。结果显示,最干月降水量和温度年较差是影响长苞铁杉地理分布的主导气候因子,空间约束因子对长苞铁杉未来的地理分布有重要影响。随时间年限增加,长苞铁杉总潜在适生区面积降低,特别是中高等级的适生区面积有不同程度地减少,分布范围总体向北移动,这些变化趋势在RCP8.5情境下更加突出。这一结果表明未来气候变化会导致长苞铁杉种群分布范围收缩和生境适宜度下降,加剧其受胁程度。加入空间约束因子后,C+S模型的预测精度更高,结果更符合长苞铁杉的迁移、扩散特性。长苞铁杉未来的核心分布区仍位于现存的湘、桂、黔结合部,表明其具有"原地避难"的特性,应进一步加强对现有野生资源的保护。渝、川、鄂结合部的大巴山等地区是未来气候变化下长苞铁杉的理论分布区域,可作为长苞铁杉应对未来气候变化的引种地区,应提早进行人工引种、栽培等前期研究。研究结果可为气候变化背景下长苞铁杉的保护、物种迁地保存和可持续管理提供科学依据,也可为准确预测濒危、珍稀植物的地理分布范围提供方法参考。     

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。     

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。     

未来气候变化下栎树猝死病菌在中国的适生性分析

基于中国国家有害生物检疫信息平台的有关记录和文献以及WoldClim网站,获取栎树猝死病菌的地理分布数据及气候数据,并用SPSS软件和刀切法筛选主导环境变量。利用MaxEnt生态位模型和ArcGIS软件,对栎树猝死病菌现代和未来情景下在我国的潜在适生区进行预测,并计算和绘制栎树猝死病菌高风险区质心转移轨迹。通过不同年份和不同气候情况下的受试者工作特征曲线(ROC)的训练集和测试集受试者工作特征曲线下面积(AUC)值均大于0.91,说明MaxEnt模型准确并适用于预测栎树猝死病菌在我国的潜在分布,同时结合其主要寄主植物的地理分布进一步增强预测模型的可信度。预测结果表明,最冷季度降水量、最冷季度平均温度、最干季度平均温度和年均降水量是影响栎树猝死病菌分布的主要环境变量。而2030s(2021—2040年)、2050s(2041—2060年)和2070s(2061—2080年)在3种气候情景下(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5),栎树猝死病菌的潜在适生区相较于现代情景下都有所增加。此外,高风险区面积在3个年代3种情景下的面积增长率均高于45%。高风险区质心变化的预测结果表...     

基于Maxent模型的未来气候变化情景下胡杨在中国的潜在地理分布

胡杨(Populus euphratica)是全世界干旱和半干旱区急需优先保护的林木基因资源,预测未来气候变化情景下胡杨在中国的潜在地理分布将为胡杨种群资源的保护和管理提供科学依据,并为绿洲恢复过程中胡杨的合理种植和配置提供有价值的理论指导。本研究基于胡杨在中国地区的92条有效分布记录和10个环境因子变量,利用Maxent模型和ArcGIS软件预测了未来气候变化情景下胡杨在中国的潜在地理分布,综合环境因子变量贡献率及置换重要值、刀切法检验评估制约现代胡杨潜在地理分布的重要因子,采用响应曲线确定环境因子变量的适宜区间,定量确定胡杨未来受威胁的潜在地理分布区域和面积。结果表明：（1）Maxent模型的预测准确度极高,受试者工作曲线面积（AUC值）达0.932,现代胡杨潜在地理分布的总适生区面积为289.94×104km2,主要位于内蒙古中西部地区（额济纳旗和阿拉善地区）、新疆大部分地区、甘肃北部和西北部地区、青海中西部地区和宁夏北部地区;（2）影响胡杨的潜在地理分布的主要环境因子变量为气温因子变量（年均温和最冷月最低温）和降水因子变量（最湿月降水量和最干季降水量）,最湿月降水量是影响胡杨潜在地理分布的关键因素;（3）在未来4种气候变化情景下,胡杨不同等级潜在地理分布区的面积较现代潜在地理分布区面积均有不同程度的缩小,且整体上看胡杨的潜在地理分布区有向高海拔区域迁移的趋势。     

气候变暖情境下松材线虫在我国的适生区范围

基于历史气象数据(1971—2000),利用CLIMEX软件对松材线虫Bursaphelenchus xylophilus在我国的潜在适生区进行了预测,结果显示:松材线虫在我国的适生范围广、适生程度高,全国除黑龙江、吉林省无适生区外,其余各省市区均有适生区域,其中约2/3的适生区为高度适生区,覆盖整个南方地区,分布北界达内蒙古通辽地区,西至西藏的日喀则地区;进一步结合英国气候变化研究中心提供的气候变暖情境下未来气候模拟数据TYNSC2.0,利用CLIMEX软件预测出未来30年内(2010-2039)松材线虫在我国的潜在适生区,结果发现同历史气候条件下相比,未来30年内松材线虫在我国的适生分布区将呈现范围增加、适生程度增加、向北扩散的趋势,其中分布北界将到达吉林省西部,分布西界则与历史气候条件下预测结果相差无几。     

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。