中国梭梭属植物历史分布格局及其驱动机制

梭梭属(Haloxylon)植物是藜科的古老孑遗物种, 探究末次间冰期(last interglacial period, LIG)和末次盛冰期(last glacial maximum period, LGM)以来中国梭梭属植物的历史地理分布格局及其驱动机制, 对了解气候变化背景下旱生植物区系的发展与演化具有重要意义。本研究利用梭梭属85个自然分布点数据(60条梭梭(Haloxylon ammodendron)分布记录、25条白梭梭(H. persicum)分布记录)和2套环境因子数据, 整合GIS空间分析和9种物种分布模型, 分析了梭梭属末次间冰期以来的地理分布格局变化及其驱动机制。基于62个梭梭属种群的叶绿体基因测序数据, 利用最小成本路径方法, 模拟了末次间冰期以来梭梭属可能的扩散路径。利用R软件prcomp函数对影响梭梭属分布的环境变量进行主成分分析(principal component analysis, PCA), 评价了环境变量对梭梭属适宜分布的贡献, 并分析了关键变量与分布适宜性的相关性。结果表明: (1)集成模型的模拟精度较单一模型显著提升, 且对白梭梭的模拟精度高于梭梭; (2)末次间冰期以来, 梭梭属植物的分布均经历了显著收缩和冰后期扩张, 末次间冰期至末次盛冰期时期, 在准噶尔盆地、塔里木盆地西部广泛分布的梭梭大面积向西退缩至避难所(准噶尔盆地西北缘和塔里木盆地西北缘); 白梭梭从准噶尔盆地、塔里木盆地西端向南退缩至避难所(准噶尔盆地南缘); 末次盛冰期至今, 梭梭向东沿甘肃北部扩张直至内蒙古西部阿拉善荒漠, 白梭梭向东北方向小范围扩张, 占据了准噶尔盆地西部和南缘; (3)末次间冰期以来的气候波动对梭梭属植物的分布存在较大限制, 降水因子主导了梭梭属适宜分布面积的变化, 温度因子影响了梭梭属分布适宜性的高低。     

石山苣苔属的潜在适生区特征及其环境驱动变量

石山苣苔属(Petrocodon Hance)是著名的观赏花卉之一，但气候动荡和人类活动的强烈干扰，使其绝大部分被评估为极危(CR),至少也是易危(VU)以上。为重建末次间冰期以来石山苣苔属潜在适生区的时空变化，探讨适生区对环境变化的响应关系，为石山苣苔属的起源、地理分化研究和中国特有种质资源保护、园林开发利用提供理论指导，该研究结合120个分布记录和17个环境变量，应用优化的MaxEnt模型和地理信息技术(ArcGIS)对石山苣苔属在中国及中南半岛的适生区及其分布格局进行模拟，并基于逐步多元线性回归分析、冗余分析和蒙特卡洛检验评估影响石山苣苔属当前地理分布的主导变量。结果表明：(1)优化的MaxEnt模型的预测精度高，AUC值大于0.96;石山苣苔属当前适生区从中国西南部连续分布至越南北部，零散分布于中国中部和南部、块状分布于缅甸北部，其中以中国云贵高原南部为最佳适生区。(2)制约石山苣苔属当前地理分布的主导环境变量为最干月降雨量(bio14)、最热季度平均降雨量(bio18)、最湿季降雨量(bio16)、温度变化方差(bio4)、最冷月最低温度(bio6)、海拔(alt)。(3)在...     

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...     

不同气候条件下桫椤在中国的潜在适生区分布

桫椤（Alsophila spinulosa）对研究物种形成和植物地理区系、重建侏罗纪古生态环境、研究地质变迁具有重要参考价值。依据现有189个桫椤分布样点和21个环境数据,应用最大熵模型（MaxEnt）和地理信息系统（GIS）软件预测末次间冰期、末次冰盛期、中全新世、现今以及未来（2070年）气候条件下桫椤潜在适生区影响因素、空间分布和变化规律。结果表明：1）桫椤潜在适生概率（P）高于0.5的环境条件为：昼夜温差月均值低于7.6℃、最冷月最低温为3-10℃、年温变化在21.5-27.5℃范围,年降水量1200-2100 mm、最干月降水量16-46 mm、降雨量变化方差在57-76区间,海拔160-800 m,坡度12-28°之间;末次间冰期至末次冰盛期,桫椤潜在适生区主要受最冷月最低温（高于-3℃）和最干月降水量（高于10 mm）影响,中全新世至2070年,还同时受降雨量变化方差（大于50）影响;2）桫椤潜在适生区主要位于中国约32°20''N以南的热带亚热带山地,末次间冰期至末次冰盛期,桫椤潜在适生区中心由广东中部向西北方向移动至广西北部且距离最远,末次冰盛期至2070年则由广西北部向东北方向的湖南西部移动;末次间冰期至2070年,II（0.1 < P < 0.3）、III（0.3 < P < 0.5）级潜在适生区平均海拔总体升高,在现今气候下达到最大、之后降低,IV（0.5 < P < 0.7）、V（P > 0.7）级潜在适生区平均海拔先升高、随后呈波浪状升降趋势;3）末次间冰期至2070年,潜在适生区总面积、III、IV、V级潜在适生区面积均增多,在现今气候下达到最大,之后有所减少,II级潜在适生区面积在末次间冰期至中全新世增多,中全新世至现今减少、随后增多;各级潜在适生区面积在海拔约300-400 m处达最大值;约77%-98%的II-V级潜在适生区分布于海拔1200 m以下,约81%-97%的IV、V级潜在适生区分布于海拔800 m以下。本文研究结果可为保护桫椤应对气候变暖、引种栽培和保护区选址提供参考。     

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。     

气候变化下阔叶山麦冬的潜在适生区预测

基于MaxEnt最大熵模型和ArcGIS10.2软件,利用阔叶山麦冬(Liriope muscari (Decne.) L.H.Bailey)205条有效分布记录和10个生物气候变量,对现代和未来4个时期ssp245和ssp585气候情景下阔叶山麦冬潜在适生区进行预测,评估了制约阔叶山麦冬现代潜在分布区的主导气候因子。结果表明,训练及测试的AUC值范围分别为0.9861—0.9877和0.9849—0.9869,阔叶山麦冬现代潜在适生区的预测结果可信度较高。现代气候条件下阔叶山麦冬的潜在适生区主要分布于中国江西、安徽、广西、浙江、重庆及四川东部等地;总适生区面积占比为0.73%,其中高度、中度、一般适和低度适生区分别为0.08%、0.12%、0.17%和0.36%。影响其现代潜在适生区分布的主导气候因子为温度(bio11、bio10和bio4)和降水量(bio18和bio16)。未来4个时期2种气候情景下阔叶山麦冬适生区总面积较现代呈下降趋势,特别是在ssp585情景下,2090s时期适生区面积减少达到了0.68%。以上结果都为阔叶山麦冬的栽培、引种以及进一步探究单个气候因子对阔叶山麦...     

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...     

基于Maxent模型的双药芒不同时期潜在分布研究

双药芒(Miscanthus nudipes)是一种适应寒冷和干旱环境的芒属植物,具备驯化成具有生态修复、观赏等多功能植物的潜力。在双药芒现有分布记录的基础上,采用Maxent模型构建其在末次间冰期、末次盛冰期、现代以及未来(2070年)的潜在分布格局,在评价环境因子对其分布模型影响的前提下,定量分析不同生态气候情景下双药芒适生区域的变化。结果表明:(1)温度变化方差在440—645,最冷月份最低温在-8.5—0℃,年温变化范围在22—30℃,5月降水量在70—115 mm,海拔范围在1630—3750 m,6月太阳辐射小于15800 kJ m^-2 d^-1时适宜双药芒的生长和分布。其中,温度变化方差是影响双药芒地理分布格局的关键性气候限制条件。(2)双药芒现代适生区面积为632184.45 km²,主要分布在四川省、云南省、西藏自治区、贵州省、陕西省、甘肃省、重庆市、湖北省和河南省。四川省中部地区、云南的北部和西藏的东部是分布中心。(3)从末次间冰期到未来2070年低排放情景下潜在适生面积将缩减到546745.02 km...     

浙闽樱桃地理分布模拟及气候限制因子分析

为了解浙闽樱桃(Cerasus schneideriana)地理分布特征及与气候限制因子之间的关系,基于DIVA-GIS平台获取实际地理分布点的气候资料,利用BIOCLIM模型预测当下适生区范围以及预测其未来潜在分布。结果表明,浙闽樱桃实际分布区覆盖浙江、福建、安徽、江西、广西及湖南6省,浙闽交界的山区是自然分布的核心区,浙皖交界是其分布的北界。未来气候变化情境(CCM3)下,浙闽樱桃的潜在分布区概率将增大,且有北扩的趋势。主成分分析(PCA)表明,年降水量(bio12)、最湿季降雨量(bio16)、最暖季降雨量(bio18)、温度季节变化方差(bio4)是影响浙闽樱桃当下适生区的气候限制因子,频率直方图进一步确定他们的适宜范围分别为1503~2003 mm、604~951 mm、528~791 mm和601~872(标准差*100)。ROC曲线检验表明BIOCLIM对浙闽樱桃分布预测的精度很高(AUC=0.998),结果是可信的。因此,浙闽樱桃适合生长在我国北亚热带温暖湿润区,水热因子是造成其分布格局的主导气候限制因子。     

稻水象甲在新疆的潜在分布及适生性研究

【目的】通过精准开展稻水象甲在新疆荒漠绿洲稻区的适生性研究,旨在为新疆地区该重大外来有害生物的科学防控提供指导。【方法】基于19个环境因子和64个稻水象甲在新疆及内地重要代表性发生地的最新地理分布点信息,采用MaxEnt模型与ArcGIS 10.2软件进行具体分析,预测稻水象甲在新疆的最新潜在分布区,并划分风险等级。【结果】稻水象甲在新疆荒漠绿洲稻区的适生区域主要集中在北疆天山北坡和伊犁河谷一带,以及南疆阿克苏地区和克州的部分区域,其非适生区占新疆总面积的79.97%,低适生区占7.34%,适生区占10.84%,高适生区则仅占1.85%。【结论】稻水象甲在新疆继续扩散的趋势与危害风险依然较大,其中,年平均温(bio1)、等温性(bio3)、最湿季平均温(bio8)、最暖季的降雨量(bio18)和最热月的高温(bio5)是影响稻水象甲在新疆潜在扩散的主要环境因子。     

未来气候变化对孑遗植物鹅掌楸地理分布的影响

为了解未来气候波动对鹅掌楸(Liriodendron chinense)潜在适生区的影响,利用最大熵模型(Maxent)和地理信息系统(ArcGIS)软件,结合物种地理分布点信息,对鹅掌楸当前适生区分布进行了模拟和划分,同时预测了2061-2080年间气候变化条件下鹅掌楸的潜在适生分布区变化,进而分析影响鹅掌楸地理分布...     

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...     

气候变化对柴胡与狭叶柴胡适生分布的影响

研究气候变化下物种适生区的分布格局与变迁,对于物种的保护和资源的可持续利用具有重要的理论和实践意义。选取柴胡(Bupleurum chinense)与狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifolium)在中国地域内的381个有效分布点和36个环境因子,利用MaxEnt模型模拟当前以及未来(2050和2070年)两种气候情景下(RCP4.5和RCP8.5)其适生区的分布格局,并分析了制约其适生区分布的主导环境因子。结果表明：(1)影响柴胡适生区分布的主导环境因子为最湿月份降水量、最干季度平均温度以及海拔。影响狭叶柴胡适生区分布的主导环境因子为最湿月份降水量、温度季节性变化标准差以及海拔;(2)当前气候条件下,柴胡适生区总面积为1.4755×10⁶km²,约占我国国土面积的15.37%,中、高度适生区主要分布在陕西南部、山西东部、甘肃东南部、山东中部、河北中西部等地;狭叶柴胡适生区总面积为1.8034×10⁶km²,约占我国国土面积的18.78%,中、高度适生区主要分布在黑龙江西部和东部、内...     

气候振荡背景下宁夏枸杞地理分区变迁研究

宁夏枸杞在中国北方广泛分布,重建宁夏枸杞的历史地理分布格局,确定其环境分布限制,为其种质资源保护和植物形成与进化趋势研究提供理论依据。该研究以宁夏枸杞(Lycium barbarum)为代表,采用MaxEnt模型对该物种228例野生有效分布点和19个环境变量进行评估,以明确影响其分布的相关环境因子;并对末次间冰期以来不同时期的地理分布格局进行建模分析,以揭示在气候变暖条件下宁夏枸杞适宜分布区的变化趋势,预测未来(2050s和2070s)在RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0三种CO₂排放情景下宁夏枸杞的潜在地理分布变化。结果表明：(1)温度对宁夏枸杞的分布至关重要,其中最冷季度平均温度是影响该物种分布最重要的气候因子。(2)所建模型对宁夏枸杞的适宜分布区的模拟结果与当今实际分布一致,但分布区域比实际分布区域大。(3)宁夏枸杞的适宜分布区面积在末次冰盛期进行了收缩,而在末次间冰期分布区面积明显扩大(最大为4.23×10⁶ km²),并呈现出向北推进和向南退缩的趋势。(4)在未来3种气候情景下宁夏枸杞的适宜分布区面积均趋于缩小;随着气候变暖的加剧,宁夏枸杞适宜分布区将向高纬度和高海拔地区迁移,且生境破碎化现象比现在更加严重。(5)在RCP2.6 2070s情景下,宁夏枸杞质心向西迁移108.66 km;在RCP6.0 2070s情景下,宁夏枸杞质心向东北迁移30.23 km。研究认为,宁夏枸杞的分布格局对气候变化具有强烈响应,随着气候变暖,宁夏枸杞的适宜分布区将向高纬度和高海拔地区迁移。     

基于优化MaxEnt模型的中国紫堇属植物生境适宜性研究

气候变化正深刻地影响着植物的地理分布格局,预测紫堇属植物的潜在适生区有利于认识气候变化对紫堇属植物分布的影响,对制定紫堇属植物的保护策略具有重要意义。以紫堇属植物作为研究对象,基于优化的MaxEnt模型,对1910个紫堇属植物分布点和22个环境因子进行潜在适生区预测,探讨影响紫堇属植物分布的主要环境因子,并预测其在末次盛冰期（last glacial maximum,LGM）、当代（Current）、未来2021-2040年（2040s）、2041-2060年（2060s）、2061-2080年（2080s）和2081-2100年（2100s）2种温室气体排放浓度场景（SSP126和SSP585）下的潜在适生区的空间分布格局及其质心迁移趋势,最后对其保护现状进行了分析。结果表明：（1）最优化模型参数组合为RM=1.4,FC=LQPT,此时MaxEnt模型的复杂度和过拟合都最低,模型预测精度较高,AUC=0.793;（2）由刀切法贡献率、置换贡献率和单因子响应曲线可知影响紫堇属植物地理分布的主要环境因子为气温年较差（bio7）、气温季节性变动系数（bio4）、年降水量（bio12）、平均气温日较差（bio2）,其中温度是影响紫堇属植物分布的最重要环境因子;（3）当前气候条件下紫堇属植物分布的范围几乎涵盖整个中国,在气候分区上看,从北亚热带、南亚热带、中温带、南温带及高原气候区均有分布。然而,各个时期间紫堇属植物的潜在适生区变化较大,其潜在适生区总体呈现向高原气候区及中温带地区扩张的趋势,且面积不断扩大;随着温室气体浓度的增加,适生区的破碎化逐渐严重。质心迁移结果也表明紫堇属植物在未来的潜在适生区总体呈现向西北移动的趋势;（4）我国东喜马拉雅地区及横断山区为紫堇属植物保护的关键地区,然而该地区自然保护区面积较小且破碎化严重,亟待对该地区的紫堇属植物进行保护,同时也应继续加强西北地区自然保护区的建设。     

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。     

Long‐term survival and diversification of an endemic Melitaea species in mountains of Iran and adjacent areas

Disjunct distribution patterns regularly resulted in the separation of different genetic lineages in glacial refugia. Recent patterns of survival and expansion have been often revealed by climatic niche modelling. We used the combination of genetic markers, geometric morphometry and climatic niche modelling to clear up the taxonomy and reconstruct the potential range of an endemic Iranian, taxonomically disputed Melitaea species in climatically different epochs. Our results show that this species (Melitaea abbas Gross and Ebert 1975, comb. n. = M. zagrosi Tóth and Varga syn. nova) is clearly separated from all taxa of the Melitaea phoebe species group and only occurs in Iran and Azerbaijan but were also predicted for some adjacent regions. Molecular markers and distribution modelling show consistently that this species should have had a long‐term survival in this area, and its range could have been slightly larger during the last glacial maximum than currently. Based on the studied molecular markers, three main groups in M. abbas can be recognized: those of steppic area of Azerbaijan, western Iran and northeastern Iran. Each group is characterized by own mitochondrial haplotypes, but also a high level of genetic diversity appears in the central part of the distribution area (Zagros Mts.).     

Post‐glacial distribution of a Mongolian mayfly inferred from population genetic analysis

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不同光质对红花檵木愈伤组织生长及黄酮类物质含量的影响

该试验以红花檵木叶片诱导的愈伤组织为试验材料,以黑暗(CK)为对照,分别进行白光(W)、红光(R)、蓝光(B)、蓝紫光(BP)、蓝光+UV-A(B+UV A)和UV-A处理15d和30 d,通过对愈伤组织的生长、生理指标、花色素苷和总黄酮含量的比较分析,探讨光质对红花檵木愈伤组织生长和黄酮类物质含量的影响.结果 显示:...