Modeling habitat distribution of Cornus officinalis with Maxent modeling and fuzzy logics in China

Aims Predicting suitable habitat distribution is an effective way to protect rare or endangered medicinal plants. Cornus officinalis is a perennial tree growing in forest edge and its air-dried pericarp is one of the traditional Chinese medicines (TCM) with significant medicinal values. In recent years, C. officinalis has undergone severe degeneration of its natural habitat owing to growing market demands and unprecedented damage to the forests. Moreover, the degeneration of suitable habitat has threatened the supply of medicinal materials, and even led to the extinction of some engendered medicinal plant species. In this case, there is a great risk to introduce and cultivate medicinal plants if planners determine the suitable cultivation regions based on personal subjective experience alone. Therefore, predicting suitable potential habitat distribution of medicinal plants (e.g. C. officinalis) and revealing the environmental factors determining such distribution patterns are important to habitat conservation and environmental restoration.Methods In this article, we report the results of a study on the habitat distribution of C. officinalis using maximum entropy (Maxent) modeling and fuzzy logics together with loganin content and environmental variables. The localities of 106 C. officinalis in China were collected by our group and other researchers and used as occurrence data. The loganin content of 234 C. officinalis germplasm resources were tested by high-performance liquid chromatography (HPLC) and used as content data. 79 environmental variables were selected and processed with multicollinearity test by using Pearson Correlation Coefficient (r) to determine a set of independent variables. The chosen variables were then processed in the fuzzy linear model according to the cell values (maximum, minimum) of localities with estimated loganin content. The SDMtoolbox was used to spatially rarefy occurrence data and prepare bias files. Furthermore, combined Maxent modeling and fuzzy logics were used to predict the suitable habitat of C. officinalis. The modeling result was validated using null-model method.Important findings As a result, six environmental factors including tmin3, prec3, bio4, alt, bio12 and bio3 were determined as key influential factors that mostly affected both the habitat suitability and active ingredient of C. officinalis. The highly suitable regions of C. officinalis mainly distribute in a 'core distribution zone' of the east-central China. The statistically significant AUC value indicated that combined Maxent modeling and fuzzy logics could be used to predict the suitable habitat distribution of medicinal plants. Furthermore, our results confirm that ecological factors played critical roles in assessing suitable geographical regions as well as active ingredient of plants, highlighting the need for effective habitat rehabilitation and resource conservation.     

Maxent modeling for predicting the spatial distribution of three raptors in the Sanjiangyuan National Park,China

Upland buzzard (Buteo hemilasius), Saker falcon (Falco cherrug), and Himalayan vulture (Gyps himalayensis) are three common large raptors in the Sanjiangyuan National Park (SNP), China's first national park. Among them, Upland buzzard and Saker falcon play a significant role in controlling plateau rodent populations and reducing the transmission of pathogens carried by rodents. The Himalayan vulture can provide services for the redistribution and recycling of nutrients in the ecosystem, and play an irreplaceable role in the celestial burial culture of Tibetans in China. Exploring their habitat suitability is important for the protection of the three raptors. Our research was based on the current distribution of Upland buzzard, Saker falcon, and Himalayan vulture that we had extensively surveyed in the Sanjiangyuan National Park from 2016 to 2017. Combined with the correlation analysis of environmental variables, we utilized maximum entropy model (MaxEnt) to evaluate and compare the habitat suitability of the three species in the Sanjiangyuan National Park. Elevation, climate, and human disturbance factors, which had direct or indirect effects on species survival and reproduction, were all included in the model. Among them, elevation was the most important environmental variables affecting the suitability of habitats of three species. Temperature‐related factor was another important predictor. The high (>60%) suitable habitat areas for Upland buzzard, Saker falcon, and Himalayan vulture were 73,017.63, 40,732.78, and 61,654.33 km², respectively, accounted for 59.32%, 33.09%, and 50.08% of the Sanjiangyuan National Park and their total suitable area (i.e., the sum area of high and moderate habitats) reached 96.07%, 60.59%, and 93.70%, respectively. Besides, the three species have overlapping areas for the suitable habitats, which means that overlapping areas should be highly valued and protected. Therefore, understanding the distribution of suitable habitats of the three raptors can provide useful information and reasonable reference for us to put forward suggestions for their protection and regional management.     

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...     

基于生态位模型的番荔枝实蝇潜在适生性分布预测

番荔枝实蝇Ceratitis artortoe(Graham)是一种重要的外来人侵性检疫害虫.在广东口岸,其幼虫连续从入境旅客所携带的水果中被榆出.目前关于番荔枝实蝇潜在适生性分布的研究进行得很少,但对于我国的生物生态安全却有重要意义.本研究中,我们使用3种牛态位模型(ENFA模型,马氏典型性模型和Maxent模型)对番荔枝实蝇在中斟以及全球范尉内的潜在适生性分布区域进行了预测分析.结果显示:Maxent模型拥有最好的预测精确度,马氏典型件模型次之,而ENFA模型的预测精确度最差;Maxent模型和马氏典型性模型的预测精确度无显著性差异;根据Maxent模型的预测结果,番荔枝实蝇在中国的潜在适生区主要是广西、广东、海南以及云南的少部分地区.分析结果显示,番荔枝实蝇从境外传人中国南部地区并最终在上述地区定殖的风险可能性存在,但风险较小.另外,折刀法(Jackknife)分析显示,6种环境因子,例如地面霜冻频率、年平均降雨量、十月降雨量、四月降雨量、年最低温度以及蒸气压,对于番荔枝实蝇在全球和局部地区的分布模式有显著的影响.     

基于Maxent生态位模型的互花米草在我国沿海的潜在分布

以分布在我国沿海滩涂的96个互花米草分布记录点及覆盖东部沿海区域的海洋环境数据和气候环境数据为材料,利用Maxent生态位模型,研究外来物种互花米草在我国沿海的潜在分布情况.结果表明:互花米草适宜分布区占我国沿海区域的85%,其中高度适宜分布区占18%,中度适宜分布区占34%,低度适宜分布区占33%,不适宜分布区仅为15%.互花米草在我国沿海的地理分布主要受到年均最低海水温度、年均海水温度、年平均气温和1月最低气温4个环境因素的影响,而年均降水量、年均日较差、海水盐度、最高海水温度、7月最高气温及海流速度对互花米草地理分布的影响较小.互花米草高度适宜分布区的最低海水温度为0.62~24.81℃,平均海水温度为10.46~27.29℃,年均气温为9~25℃,1月最低气温为-13.5~16.7℃.互花米草地理分布概率在我国北部沿海区域达到20%以上,互花米草存在向我国北部进一步入侵的趋势,特别是在渤海湾地区,互花米草入侵潜力较大.互花米草在我国不适宜分布区主要集中在海南中部和南部海岸,以及台湾省大部分区域,依据当前我国分布记录及气候数据,这些区域互花米草入侵风险较小,但不排除未来入侵的可能性.     

Assessing the suitable cultivation areas for Scutellaria baicalensis in China using the Maxent model and multiple linear regression

Cultivating medical plants is an efficient way not only to meet the increasingly high demand for plant-based drugs but also to protect wild populations from overexploitation. The environments of cultivation areas should be suitable for both plant growth and accumulation of bioactive constituents. Scutellaria baicalensis Georgi (Huang-qin or Chinese skullcap) is a widely used herb that is suffering rapid population decline in China. To promote better cultivation of this herb, this paper reports a new approach for predicting potentially suitable cultivation areas and for building a mathematical relationship between environmental factors and the active ingredient content in S. baicalensis using the Maxent model and multiple linear regression. The results showed that extreme temperatures and precipitation had considerable impacts on the potential distribution of S. baicalensis. Higher annual mean temperature, precipitation seasonality, and lower isotherms contributed to higher baicalin content. The potential cultivation areas for S. baicalensis were mainly distributed in northeast China. Northeastern Inner Mongolia, part of Hebei and the regions in southwestern Liaoning Province were found to be highly suitable for cultivating S. baicalensis in China. The results of this study can allow growers and pharmaceutical companies to identify suitable areas for planting herbs, which could prevent the blind cultivation of this species in unsuitable habitats while ensuring the quality of S. baicalensis.     

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。     

基于Maxent和GARP模型的日本双棘长蠹在中国的潜在地理分布分析

【目的】日本双棘长蠹Sinoxylon japonicum是一种重要的林木蛀干害虫。该虫自1981年首次报道于云南昆明以来,先后在中国的10多个省市被发现。近年来该害虫在北京、天津和河北等地对国槐Sophora japonica的危害日趋严重。【方法】在本研究中,作者按时间顺序梳理了日本双棘长蠹在中国的分布记录,根据日本双棘长蠹已有分布记录及其主要寄主植物国槐在我国的种植区域采用了Maxent和GARP两种生态位模型对日本双棘长蠹的潜在地理分布进行分析。【结果】日本双棘长蠹在中国南方地区呈零星分布,而在中国北方地区较为集中。分布记录的报道时间呈现出由南向北和自东向西的局势,推测这种分布格局是由于其寄主植物所导致的：中国北方地区危害严重可能与国槐在中国北方的集中种植有关,寄主树苗在不同地区间的调运是其种群扩散主要原因。基于生态位模拟的结果显示日本双棘长蠹在中国具有较大的适宜生态空间,潜在地理分布范围较广,从北到南其适生区主要有：辽宁西部、北京、天津、宁夏、河北、山西南部、山东、陕西、江苏、安徽、湖北、重庆、浙江、江西、湖南以及四川和贵州西北部。【结论】这些地区间的树苗转运需要做好检验检疫工作,以防止日本双棘长蠹的扩散。     

我国大陆黄檗潜在分布区及分布适宜性评价

黄檗为我国国家二级重点保护野生植物,多散生于阔叶林中,数量稀少,近年来,无论是从国家层面,还是地方政府层面都采取了一系列保护措施,人为破坏大大减少,然而其种群数量仍没有显著增加,拟从生态学的角度分析我国黄檗的潜在分布区,并进行了适宜性评价,为我国野生黄檗种群的就地保护和迁地保护提供技术支撑。通过实地调查和文献资料整理,获得69个包括准确经纬度信息的分布点,同时在世界气候数据库(World-Clim)中下载中国大陆的3个地形变量(alt、slo、asp),5个土壤变量(grav、pH、radi、rub、oc)和19个生物气候变量(bio1—bio19),利用多重共线性分析来检验环境因子之间的相关性,剔除出部分相关性高的环境因子,最终得到包括6个气候变量(bio1、bio3、bio4、bio12、bio15、prec1)、3个地形变量(alt、asp、slo)及5个土壤变量(grav、pH、radi、rub、oc)的14个环境因子作为环境变量,进而应用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(GIS)的空间分析功能,预测了黄檗在我国的潜在分布区,并评价分布区的适宜等级;分析了影响黄檗分布和适生性的关键因子及其适生区间。1)黄檗潜在分布区主要集中在我国东北地区和京津冀大部分区域,以及河南北部、内蒙古东南部等区域,黄檗潜在分布区总面积为117.51万km~2,占全国总面积的12.27%,其中高度适宜分布区面积为189400 km~2,占全国总面积的1.97%,主要包括黑龙江中东部,吉林大部分区域,辽宁东南部和北京大部分区域。2)温度季节性变化的标准差(35.7%)、年均降水量(28%)、坡度(6.5%)、年均温(6.7%)和有机碳含量(5.8%)是影响黄檗分布的5个最主要的环境因子,总的贡献率为82.7%。温度季节性变化标准差在14000—16000范围内,年均降水量在600—800 mm范围内,坡度在2°—8°范围内,年均温在1—7℃范围内,土壤有机碳含量在25—65 g/kg范围内为黄檗适宜分布的环境因子区间。我国野生黄檗分布还远远没有达到其潜在的分布范围,山东、山西、河南、内蒙古等目前资料显示分布并不广泛的省份也是进行野生黄檗迁地保护和人工种植的可选区域。对影响黄檗分布和适生性的关键因子进行分析后表明,温度季节性变化标准差越大其适生程度越高(14000—16000),说明黄檗对于温度的承受范围较大;年均降水量处于700 mm左右其适生程度最高,说明黄檗对于水分要求为中等水平;坡度为2°—8°范围内野生黄檗的适生程度最高,说明黄檗多分布在缓坡地带,年均温在4℃其适生程度最高;土壤有机碳含量在50 g/kg左右其适生程度最高。     

基于最大熵值法生态位模型（Maxent）的三种实蝇潜在适生性分布预测

本研究首先对3种重要生态位模型BIOCLIM, DOMAIN和Maxent（基于最大熵值原理模型）的分布预测精确度进行了分析和比较, 再结合分布点记录以及一系列环境数据图层对3种重要外来入侵性检疫害虫（葫芦寡鬃实蝇Dacus bivittatus、埃塞俄比亚寡鬃实蝇D. ciliatus和西瓜寡鬃实蝇D. vertebratus）的潜在适生性分布区域进行了预测和分析。在模型预测精确度的比较过程中, 3种评估指标（ROC/AUC, Kappa, TSS）均显示Maxent拥有最好的预测结果和最好的运行性能。由Maxent对葫芦寡鬃实蝇、埃塞俄比亚寡鬃实蝇和西瓜寡鬃实蝇的预测结果显示, 这3种实蝇在中美洲、南美洲、东南亚和澳大利亚沿岸的广大地区在总体上具有相似的分布区域。相对而言, 埃塞俄比亚寡鬃实蝇在全球范围具有最为广泛的分布区域, 除前述地区外, 其潜在适生区还包括地中海沿岸、沙特阿拉伯、也门、安曼和伊朗南部的大片地区, 这也意味着在3种寡鬃实蝇中, 它能忍受变化幅度最广的生态、环境条件。在中国, 云南和海南都极适宜于3种实蝇的生存, 同时广东南部及台湾的部分地区也是它们的潜在适生区。基于Maxent的预测结果显示, 相对而言, 埃塞俄比亚寡鬃实蝇在中国范围也具有最为广泛的分布区域, 除前述省份和地区外, 四川、贵州和西藏的南部部分地区以及中国南部的部分沿海地区, 也都是它的潜在适生区。综合所得出的预测结果, 3种寡鬃实蝇从境外传入广东并在此定殖的风险可能性是实际存在的。Jackknife分析显示, 温度以及与此有关的环境因子对于3种实蝇在全球和局部地区的分布模式和分布情况都有极大的影响, 并需要进一步的研究。     

CLIMEX:预测物种分布区的软件

CLIMEX是通过物种已知地理分布区域的气候参数来预测物种潜在分布区的软件。 1 999年发布了最新版即CLIMEXforWindows 1 1。CLIMEX有 2个基本假设 :( 1 )物种在 1年内经历 2个时期 ,即适合种群增长时期和不适合以至于危及生存的时期 ;( 2 )气候是影响物种分布的主要因素 ,并利用增长指数、胁迫指数和限制条件 (滞育和有效积温 )描述物种对气候的不同反应 ,这 2组参数构成生态气候指数 ,作为全面描述物种在某地区和年份适合度的指标。模型预测结果以表、图和地图输出。CLIMEX可以用于检疫、生物防治、有害生物风险分析、害虫管理和流行病的预测等。目前已经用于几十种有害生物的适生性研究。该文通过拟和松墨天牛在中国的分布区为例说明CLIMEX的用法 ,并根据松墨天牛在亚洲东部的气候条件 ,预测其在全球的潜在适生区 ,为动植物检疫部门及时采取相应措施控制松材线虫的进一步扩散提供科学依据     

利用GARP生态位模型预测桔小实蝇（Bactrocera dorsalis）在中国的适生区域

桔小实蝇Bactrocera dorsalis (Hendel)是一种多食性害虫,明确其可能适生的区域对该虫的科学监测及防治意义重大。利用桔小实蝇在我国的已知分布点数据和亚洲地区的14个环境地理变量图层,运用GARP生态位模型结合GIS空间分析模块预测了该虫在亚洲的地理分布。结果表明桔小实蝇可分布在中国、日本、菲律宾、马来西亚、泰国北部、越南、柬埔寨、老挝、缅甸、尼泊尔、巴基斯坦、孟加拉国和斯里兰卡,这与EPPO报道的分布区域一致。将拟合过程中获得的生态位运算法则投影到我国,并考虑模型间的一致性,预测桔小实蝇在我国各省及市县范围的分布：云南大部、四川南部和东部、贵州大部、重庆大部、广西、广东、台湾、香港、澳门、海南、福建、江西、浙江大部、湖南大部、湖北大部、上海、江苏南部、河南局部及安徽部分地区为桔小实蝇的适生区。次适生区沿适生区周围分布,为四川、贵州、重庆、湖北北部、河南南部和江苏南部的一些零星地区。适生区和次适生区大多有较高密度的寄主果树,为桔小实蝇的生存提供了条件。预测结果经独立验证数据的适合性测验表明,选择的最优模型具有显著的统计学意义,显示了很好的预测能力。GARP生态位模型可以解决生态学、生物地理学和环境保护方面的一系列问题,具有广泛的应用前景,为物种已知基础分布点资料的综合分析以及有害生物的适生性分析、监测和防治提供了技术平台。     

Specificity and localised distribution of mycorrhizal fungi in the soil may contribute to co-existence of orchid species

Co-occurring orchid species tend to occupy different areas and associate with different mycorrhizal fungi, suggesting that orchid mycorrhizal (OrM) fungi may be unevenly distributed within the soil and, therefore, impact the aboveground spatial distribution of orchids. To test this hypothesis, we investigated spatial variations in the community of potential OrM associates within the roots of three co-habitating orchid species (Anacamptis morio, Gymnadenia conopsea, and Orchis mascula) and the surrounding soil in an orchid-rich calcareous grassland in Southern Belgium using 454 amplicon pyrosequencing. Putative OrM fungi were broadly distributed in the soil, although variations in community composition were strongly related to the proximal host plant. The diversity and frequency of sequences corresponding to OrM fungi in the soil declined with increasing distance from orchid plants, suggesting that the clustered distribution of orchid species may to some extent be explained by the localised distribution of species-specific mycorrhizal associates.     

气候变化情景下基于最大熵模型的青海云杉潜在分布格局模拟

青海云杉(Picea crassifolia)是我国青藏高原东北缘特有树种,在维系我国西北地区生态平衡、水土保持、水源涵养和生物多样性等方面发挥着重要作用。基于其分布范围内的69个地理分布样点,利用最大熵(Maxent)模型对现实气候条件下青海云杉的潜在分布及其分布的主导气候因子进行分析,同时结合3种大气环流模型模拟青海云杉在3种气候变化情景(温室气候排放量不同)下未来2050s和2080s潜在分布区的变化。结果表明:Maxent模型对青海云杉潜在分布区的预测具有极高的准确度,所有模型的平均受试者工作特征曲线下面积(AUC测试值)均高于0.99;Jackknife检验和气候因子响应曲线表明年最低降雨量是限制青海云杉分布的主导因子;当前青海云杉的潜在分布区主要集中于青海东部、甘肃东南部、宁夏大部分地区、西藏东部、四川西部山区以及陕西、新疆和内蒙古部分地区。在未来3种增温情景下,青海云杉在2050s和2080s的潜在分布总面积与当前相比变化不明显,但不同适生等级的潜在分布面积变化较大,其中,中度适生区和低度适生区受气候增温影响显著,中度增温下这些区域在2080s的面积明显增大,而高度适生区(核心分布)则在所有增温情景下均呈缩小趋势。同时,在未来3种增温情景下,青海云杉在2050s和2080s的潜在分布区有向北移动趋势,但其心分布区域(高度适生区)仍然以青海东部、甘肃北部为主,无明显变迁趋势。从气候因素角度考虑,本研究表明未来气候变化情景下,青海云杉依然在西部高山地区,特别是作为我国重要生态屏障的祁连山、贺兰山等山区具有重要的经济价值并将持续其生态服务功能。     

中国六种重要药用真菌名称的说明

对我国6种重要药用真菌的名称进行了考证,按照国际命名法规及《真菌、地衣汉语学名命名法规》对这些种类的拉丁和汉语学名进行了讨论。建议下列汉语名称和拉丁名称为规范的汉语学名和拉丁学名：樟芝Taiwanofungus camphoratus (M. Zang & C.H. Su) Sheng H. Wu et al.,桦褐孔菌Inonotus obliquus (Ach. ex Pers.) Pilát,木耳Auricularia auricula-judae (Bull.) Quél.,刺槐多年卧孔菌Perenniporia robiniophila (Murrill) Ryvarden,滑子蘑Pholiota microspora (Berk.) Sacc.,冬虫夏草Ophiocordyceps sinensis (Berk.) G.H. Sung et al.,其他相关名称均应为异名。     

新疆千里光Senecio jacobaea在中国的适生区预测

【背景】菊科植物新疆千里光原产于欧亚大陆,在北美和澳洲为入侵植物,目前在中国只有新疆有分布记录。新疆千里光一旦成为入侵植物,将对农业、畜牧业和人类健康都可能产生危害,所以需要评估其在中国的扩散趋势。【方法】搜集新疆千里光在中国和世界其他地区的分布记录,结合当前和未来(2050年)气候条件下19种生物气候变量,应用Maxent模型和Diva Gis软件,定量预测新疆千里光在中国目前和未来的潜在分布区域;并通过接受者操作特征曲线(ROC)分析法对模型进行精度检验。另外,通过Maxent给出新疆千里光在欧洲(原产地)、北美洲和大洋洲(入侵地)以及中国等4个分布区的年均温度和年均降水量的气候阈值。【结果】用中国和全球分布的数据预测的结果有些差异。前者结果表明除了新疆地区,其他省份几乎没有新疆千里光的适生区;而后者显示在中国其他几个省份也有可能分布,且在甘肃四川交界处有较高适生性。前者模型精确度较高,但2个结果都显示新疆千里光在中国目前和未来的分布区大部分还是在新疆地区。中国分布区年均温度和年均降水量的阈值比其他2个地区都低。【结论与意义】新疆千里光在当前和未来气候条件下在中国未来的扩散趋势较弱,基本局限于新疆地区。用中国分布数据预测优于全球分布数据预测结果,新疆千里光不同分布区的气候阈值的差异揭示分布于中国的新疆千里光与其他地区的种群的生态位有所不同,可能是一个新的亚种,希望未来能进行进一步的研究。     

基于MAXENT模型和Arc GIS预测蜡梅适生域在中国的潜在分布

蜡梅(Chimonanthus praecox)是我国二级濒危珍稀植物,是重要的冬季传统观花植物。利用已报道的246个分布点和worldclim中提取的19个气候因子,基于最大熵(Maxent)模型和地理信息系统(Arc Gis)对蜡梅在中国的潜在适生区分布进行预测分析,采用受试者工作特征(ROC)曲线对预测结果进行检验和评价。结果表明蜡梅的潜在适生范围相对集中,主要集中在西南的四川盆地、华中、华东及华北的中南部地区,其他地区则适应性较低。温度是影响蜡梅分布的决定性因子,其中,当最冷季度平均温度接近0℃,等温性范围为0—10℃,降雨量变异系数约为45时,蜡梅的分布概率最大。与原分布区相比较,蜡梅的适生区范围正向中国东部地区和北部地区迁移。ROC曲线检验评价结果表明,Maxent模型的ROC曲线分析法的面积(AUC)值为0.986,预测结果达到了极高精度。     

气候变化情景下基于最大熵模型的中国西南地区清香木潜在分布格局模拟

清香木(Pistacia weinmannifolia)是中国西南干旱河谷植被的特征种。本文利用野外调查的165个清香木分布点信息以及22个环境变量数据, 基于最大熵(Maxent)算法构建清香木分布的适宜生境预测模型, 并据此模拟清香木在我国西南地区的适宜分布区, 以及历史和未来不同气候情景下的分布格局变化。结果表明: 清香木生境预测的Maxent模型准确性非常高(AUC = 0.974), 温度季节性变化、极端低温和降水量是限制其分布的主要气候因子。清香木当前的潜在分布区集中在我国西南干旱河谷区, 其适宜生境的气候特征是降水少、温度季节性变化小且无极端低温。对清香木在末次间冰期和末次冰盛期分布的模拟结果表明, 其分布区范围均以诸大江河的河谷为中心, 随气候变化在我国西南地区主要呈现先向东扩张, 然后向西退缩的趋势, 并印证了“冰期走出横断山(glacial out-of-Hengduan Mts.)”的观点。在未来(2061-2080年) 3种典型浓度路径(representative concentration pathway, RCP)的气候情景下, 清香木在我国西南地区的分布都向东扩张, 主要分布在云贵高原与四川盆地结合地带的河谷, 以及云贵高原与广西西部交界地带的河谷中, 这也反映了这些地区河谷地段干旱化的可能, 而当前的潜在分布区趋于消失; 清香木的潜在适宜分布面积在中低浓度路径情景下均将减少约33%, 而在高浓度路径情景下有所增加。     

Ensemble modeling of the potential distribution of the whale shark in the Atlantic Ocean

The whale shark (Rhincodon typus) is an endangered marine fish species which can be adversely affected by the fishing activities of the industrial purse seine fleet targeting tropical tuna. Tuna tend to aggregate around all types of floating objects, including whale sharks. We analyzed and modeled the spatial distribution and environmental preferences of whale sharks based on the presence and absence data from fishing observations in the Atlantic Ocean. We used a thorough multialgorithm analysis, based on a new presence–absence dataset, and endeavored to follow the most recent recommendations on best practices in species distribution modeling. First, we selected a subset of relevant variables using a generalized linear model that addressed multicollinearity, statistical errors, and information criteria. We then used the selected variables to build a model ensemble including 19 different algorithms. After eliminating models with insufficient performance, we assessed the potential distribution of whale sharks using the mean of the predictions of the selected models. We also assessed the variance among the predictions of different algorithms, in order to identify areas with the highest model consensus. The results show that several coastal regions and warm shallow currents, such as the Gulf Stream and the Canary and Benguela currents, are the most suitable areas for whale sharks under current environmental conditions. Future environmental projections for the Atlantic Ocean suggest that some of the suitable regions will shift northward, but current concentration areas will continue to be suitable for whale shark, although with less productivity, which could have negative consequences for conservation of the species. We discuss the implications of these predictions for the conservation and management of this charismatic marine species.     

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.