基于MaxEnt模型预测气候变化对中国特有荚蒾潜在分布的影响

来源 :中国科学院大学(中国科学院武汉植物园) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zx154028
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荚蒾属(Viburnum)隶属于川续断目(Dipsacales)五福花科(Adoxaceae),我国拥有亚洲最丰富的荚蒾属植物资源,是该属植物亚洲分布中心。荚蒾属植物适应环境能力强,在观赏、药用、食用、生态、香料等各方面均具有重要的应用前景。特有荚蒾是荚蒾属植物中的代表性类群,根据其地理分布格局及生境特征可反映出该属植物分布变化趋势、迁移趋势及植物区系发展过程,这对该属植物的引种、驯化、保育及合理规划物种多样性保护位点具有重要意义。Max Ent模型依据物种分布点数据和环境变量数据,可对目标物种的分布区科学准确的进行模拟预测,是研究气候变化对物种分布影响及迁移趋势的重要模型。本研究以61种(包含种下单位)中国特有荚蒾为研究对象,基于七个组共5708份分布点数据和19个气候因子数据,采用Max Ent模型与Arc GIS软件空间分析技术,分别在当前、2050年和2070年三个不同时期气候情景下对中国特有荚蒾潜在分布区进行预测,筛选影响中国特有荚蒾分布的主要气候因子并分析在不同气候情景下其高适生区面积的变化。主要研究结果如下:(1)利用刀切法分析每个气候因子在预测中对模型的贡献率,找到影响中国特有荚蒾分布的主要气候因子。经过筛选和整体分析,得到影响中国特有荚蒾分布的主要气候因子为:年温度变化范围(bio7)、年平均雨量(bio12)、温度季节变化(bio4)、昼夜温差与年温差比值(bio3)、最冷季度平均雨量(bio19)、最冷月份最低温(bio6)、最干月份雨量(bio14)。其中,年温度变化范围(bio7)和年平均雨量(bio12)是影响中国特有荚蒾分布的最主要气候因素。(2)模型的验证通常根据AUC值来评估,中国特有荚蒾模型预测结果的AUC值范围为0.908~0.998,AUC值最小为0.908,最大为0.998,平均值为0.971,这52种中国特有荚蒾(其中有9种分布点数据小于5份,不能用于模拟预测)模型预测的AUC值均大于0.9,说明模型拟合效果较好,预测结果也较为准确。(3)从当前气候情景到2050年气候情景再到2070年气候情景的漫长过程中,通过对52种中国特有荚蒾(其中有9种分布点数据小于5份,不能用于模拟预测)的潜在分布区分析发现,分布区明显缩减的有29种;分布区明显扩增的有8种;分布区没有显著变化的有15种。(4)本研究中参考IPCC第五次评估报告中关于可能性的划分标准,将中国特有荚蒾的适生等级划分为三类:非适生区[0,0.33)、低适生区[0.33,0.66)、高适生区[0.66,1],这为中国特有荚蒾高适生区面积的变化和计算提供了一定的科学依据。在已完成预测分析的52种中国特有荚蒾中(其中有9种分布点数据小于5份,不能用于模拟预测),从当前气候情景到2050年气候情景再到2070年气候情景的变化过程中,高适生区面积持续增加的有6种;高适生区面积持续减少的有26种;高适生区面积先增加后减少的有9种;高适生区面积先减少后增加的有11种。(5)中国特有荚蒾主要分布在500-2500 m海拔地区,且在500-1000 m的范围分布最多,以西南、中南、华东一带种类最多;中国特有荚蒾主要集中分布于:100-120°E,20-35°N,多处于温带和亚热带地区;多为灌木和小乔木,主要生境集中在灌丛、草丛、针阔叶林区域。中国特有荚蒾物种多样性高的地区集中在贵州、四川、重庆、湖北、福建、浙江一带;在云南、广西、广东、湖南、江西、安徽等省的部分区域物种多样性也较高,但分布极其分散。与当前气候情景下相比,未来气候情景下中国特有荚蒾物种多样性潜在分布格局变化不明显,没有出现较大的迁移,但在贵州、云南等省的部分地区物种多样性有减少的趋势。因此需及时采取建立就地保护区、构建迁地保护位点等措施,对荚蒾属植物资源进行有效保护。了解中国特有荚蒾空间分布格局,对该属植物的新物种搜集、种质保存、多样性保育等具有重要意义。
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