气候变化下蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)适宜生境预测

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)是中国干旱、荒漠地区主要的防风固沙植物,预测该气候变化对其地理分布范围的影响,对中国荒漠化防治工作具有指导意义。采用获得的蒙古沙拐枣108个种群分布数据和22个气候环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型软件预测蒙古沙拐枣在当前、2041-2060年及2061-2080年在中国干旱区的潜在地理分布,探究气候变化对该物种分布的可能影响。结果表明:(1)影响蒙古沙拐枣分布的主要气候环境因子为年降水量、年平均气温、气温年较差、最干季降雨量以及海拔;(2)目前,蒙古沙拐枣的适宜生境面积约为5.4×10^5 km^2,高适宜生境为7×10^4 km^2,主要分布在新疆塔里木盆地、准噶尔盆地边缘地带、甘肃河西走廊及其周边、腾格里沙漠;(3)在未来气候变化的情景下,蒙古沙拐枣的适宜生境范围大幅增加,适宜生境向高纬度地区移动,高适宜生境集中分布于甘肃河西走廊以及腾格里沙漠地区,且呈带状分布。     

中华猕猴桃(Actinidia chinensis)在中国的适生性及其潜在地理分布模拟预测

利用181个地理分布调查数据,基于Arc GIS对中华猕猴桃的目前分布进行空间重建,利用Max Ent生态位模型对中华猕猴桃在中国的适生性及其未来气候变化下潜在可扩散地理范围进行了模拟与预测,分析中华猕猴桃在中国的适生性和扩散潜力及其空间格局,在未来气候变化背景下,预测中华猕猴桃当代及未来至2050年适生区分布格局变化。结果表明:中华猕猴桃当前的潜在适生区主要分布在23°―35°N之间和102°E以东的中亚热带山地丘陵区,如秦岭―大巴山、云贵高原、罗霄山脉―南岭和武夷山脉等地区。中华猕猴桃在当前气候条件下适生区总面积为2 382 381 km2,占中国版图的25.19%,在中等温室气体排放(RCP4.5)情景下预测至2050年,适生区总面积相对当前气候情景略有减少,但空间分布格局变化强烈。预测结果表明:在未来气候变暖影响下,中华猕猴桃潜在适生区具有向北或高纬度地区迁移的趋势。     

四合木(Tetraena mongolica)的潜在适生区预测及其与自然保护区GAP分析

明晰物种的潜在分布区及其与当前自然保护区的空缺,对于合理高效地开展濒危物种保护具有重要的意义。为了预测四合木（Tetraena mongolica）在当代（2020s）及未来（2060s、2100s）的分布范围,以及自然保护区对四合木的保护现状,以四合木为对象,利用最大熵模型（The maximum entropy model software,MaxEnt）结合23个环境变量预测其在内蒙古自治区西鄂尔多斯与宁夏回族自治区的潜在适生区,并与当前四合木自然保护区进行了保护空缺分析。结果表明：（1）MaxEnt模型的受试者工作特征曲线下的面积为0.977,表明预测结果准确。（2）影响四合木分布的主要环境因子是最湿月降水量,其次是最干月降水量、距道路距离、等温性、最冷季平均温度、坡度。（3）研究区内四合木当前适生面积为4717 km2;2020s—2100s四合木潜在分布区退缩,并向西北部偏移。（4）基于保护空缺分析,当前仅有14.88%四合木的适宜生境位于保护区内,大面积的四合木适生区未设立自然保护区,这些地区主要集中在内蒙古乌海市和鄂尔多斯市杭锦旗。研究结果旨在为四合木保护及其自然保护区...     

西藏沙棘（Hippophae thibetana）潜在地理分布及其对未来气候变化的响应模拟

气候变化影响植物物种地理分布,研究不同气候情景下物种的地理分布有助于物种保护和资源合理利用。为准确了解西藏沙棘(Hippophae thibetana)种植适宜生境,本研究收集了118个西藏沙棘种群分布点、19个气候因子和3个地形因子数据,利用MaxEnt(最大熵)模型和ArcGIS软件平台模拟了当前气候情景下西藏沙棘的适宜生境,探讨影响其生长的主导因子及阈值,并对其在4种不同气候情景下2041—2060年和2061—2080年的适宜生境进行预测。结果表明:(1)当前西藏沙棘高适宜生境和适宜生境面积分别为33.32万km~2和51.65万km~2,主要分布于青藏高原,集中在西藏、四川、青海和甘肃;(2)影响西藏沙棘地理分布的主导因子是海拔、最湿季降水量、最冷季平均温度,其中各因子的适宜生长阈值分别为:海拔2 500—4 800 m,最湿季降水量200—420 mm,最冷季平均温度-12—0℃;(3)未来不同气候情景下,西藏沙棘的高适宜生境、适宜生境和低适宜生境面积均出现缩减。该研究有助于西藏沙棘的野生资源保护、开发利用和扩大种植。     

气候变化下的孑遗植物裸果木(Gymnocarpos przewalskii)适宜生境分布

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)为濒危孑遗植物,对荒漠生态系统具有重要意义。以生态位理论为基础,利用BIOMOD2建模平台中的5个模型算法(MaxEnt、RF、GBM、GAM、CTA)结合3大类19个环境气候因子数据构建组合物种分布模型模拟该物种在基准气候条件下的分布,并进一步预测在不同气候变化情景下分布范围的变化,进而为该物种原生产地保护及人工种植提供依据。结果表明:(1)Bio3(等温性)、Bio11(最冷季平均温度)、Bio12(年降水量)、Bio19(最冷季降水量)、slope(坡度)、T_caso4(表土硫酸钙含量)、T_gravel(表土砾石含量)、Tusda(表层土壤USDA分类)为影响该物种适宜生境分布的主要环境因子;(2)基准气候条件下,中国西北地区裸果木适宜生境面积约为0.59×10~6 km~2,主要分布于河西走廊及其周边区域,在塔里木盆地边缘也有较为集中的适宜生境分布。(3)在气候变暖的情景下该物种适宜生境面积略有增加,且不同气候变化情景差异较小,适宜生境整体北移。     

不同气候变化情景下亚洲北山羊（Capra sibirica）的响应（英文）

目前很少见到关于气候变化影响亚洲北山羊物种栖息地的研究。通过调查气候变化对塔吉克斯坦东部亚洲北山羊(Capra sibirica)分布的影响,并采用生态位建模比较了亚洲北山羊的适宜栖息地的当前与未来分布情况。预计到2070年,现有适宜栖息地的18%(2689 km^2)将变得不适宜亚洲北山羊的生存,损失的区域主要位于研究区域的东南部和西北部地区。新的适宜栖息地可能会扩展到当前亚洲北山羊范围之外:到2070年将扩展30%(4595 km^2)的范围,这些区域与亚洲北山羊现有的分布有很强的相关性。东南部的损失与该地区当前大多数的亚洲北山羊栖息地重叠,主要出现在比研究区域海拔低得多的区域(3500–4000 m)。当同时考虑损失和收益时,亚洲北山羊可能会净扩展到新的适宜栖息地。到2070年,亚洲北山羊的平均栖息地增加量约为30%(1379 km^2),表明适宜栖息地已向北部低温栖息地转移。研究结果有助于规划气候变化情景下塔吉克斯坦东部山区对生物多样性保护的潜在影响。应该特别注意东南地区的高地山羊种群,那里的栖息地可能由于气候对山区生态系统的影响而变得不适合该物种继续生存。     

中国北方沙漠化土地的动力预测及其建议

沙漠化以其发展之快和分布之广已构成了区域的主要环境和社会经济问题。中国北方沙漠化面积已从20世纪50年代的13．7万km^2发展到2000年的38．57万km^2。年均发展速度从1560km^2增加到3436km^2。发展速率由1．26％增加到4．76％。影响沙漠化的因子很多,文章选取了人为因子、土壤质地因子、气候因子、地形因子、水文因子5个影响较大的因子,建立有关的动力模式,并对2004-2033年中国北方沙漠化土地进行了数值预测。若按目前的发展速率来预测,2033年中国北方沙漠化面积将达到185．54万km^2,人类活动和气候因子对沙漠化的不利影响强度每增加和减少10％,沙漠化面积将增加15.56万km^2和减少14．44万km^2。     

柯西河流域关键保护物种的生境变化模拟研究（英文）

柯西河流域是世界物种多样性最为丰富的地区之一,其生物多样性及其生境保护有重要的意义。本研究采用了当前和未来气候变化情景下的Worldclim和土地利用数据,选择Max Ent模型模拟柯西河流域关键保护物种的潜在分布及其变化状况。结果表明:该模型的总体准确率高,模型的评价效果达到优秀水平。陈塘镇、樟木镇、Lamabagar和Langtang国家公园附近河谷地区是关键保护物种的主要栖息地,是生境保护的重点区域。通过比较1992和2050的关键物种的分布数据,发现关键物种的潜在分布区均发生了较大变化。模拟结果显示在未来气候和土地利用变化情景下,黑颈鹤、参三七和长尾叶猴的栖息地均会减少,需针对这些物种的栖息地,重点开展柯西河流域湿地和森林的保护工作。     

基于Maxent模型的西藏藏波罗花潜在地理分布预测（英文）

藏波罗花Incarvillea younghusbandii是著名的藏药之一,极具开发和研究价值,但准确预测其潜在地理分布一直是目前尚未解决的关键问题。本文结合实地调查与现有研究数据,以气候和地表覆盖为环境变量,利用Maxent模型与GIS工具,对藏波罗花在西藏地区的潜在地理分布进行预测。研究结果表明:(1)Maxent模型对藏波罗花的潜在地理分布具有较高的预测精度,ROC曲线下面积(Area under the curve,AUC),训练AUC值可达0.994,测试AUC值可达0.996;(2)土壤类型、年降水量和生长繁育期降水量是影响藏波罗花生长分布的最重要环境因子;(3)藏波罗花在西藏有广泛的适生性,雅鲁藏布江与多雄藏布河间的山谷地带、喜马拉雅山脉中段地带河谷区和喜马拉雅山东段北侧与雅鲁藏布江中游南岸相间地带是目前主要的适生区,而喜马拉雅山脉东部部分地区可能会成为藏波罗花的扩散分布区。     

喜马拉雅中部甘达基河流域尼泊尔国鸟(棕尾虹雉)生境分布变化

甘达基河流域(Gandaki River Basin,GRB)是喜马拉雅中部地区的一部分,该地区栖息着许多珍稀的野生动物。由于气候和人类活动的影响,许多珍稀保护物种的生境处于危险之中。本研究基于最大熵(MaxEnt)模型,运用生物气候、土地覆被和DEM数据,分析各环境要素对棕尾虹雉(Lophophorusimpejanus)的生境适宜性的影响,评估棕尾虹雉现在状况和未来栖息地分布的变化。研究表明,目前棕尾虹雉的高度适宜栖息地面积约为749 km^2,主要分布在流域北部、东部和西部,尤其是郎塘国家公园、马纳斯卢峰自然保护区和安纳布尔纳峰自然保护区等保护区内。到2050年,棕尾虹雉的高度适宜栖息地面积将减少至561 km^2,主要在流域北部和西北部(即Chhyo,Tatopani,Humde和Chame地区)。未来环境变化的模拟表明,由于适宜栖息地面积的减少,棕尾虹雉面临的生存风险将增加。     

中国假木贼属(Anabasis)的地理分布及潜在分布区预测

基于最大熵模型（MaxEnt）和地理信息系统,结合中国假木贼属（Anabasis）7个种的地理分布记录及19个环境因子,预测这7个种的潜在分布区及该属的分布中心,并分析其主导环境因子。采用受试者工作特征曲线下面积作为模型预测准确度的衡量指标,刀切法用于评估各环境因子在决定潜在分布区时的贡献量。结果显示：（1）白垩假木贼（A.cretacea）、高枝假木贼（A.elatior）、毛足假木贼（A.eriopoda）、无叶假木贼（A.aphylla）、盐生假木贼（A.salsa）和展枝假木贼（A.truncata）的潜在适生区集中在新疆北部、天山南麓及塔里木盆地西侧,短叶假木贼（A.brevifolia）的潜在适生区在新疆、甘肃、宁夏和内蒙古的部分地区。（2）中国假木贼属的分布中心在新疆准噶尔盆地、天山南麓、塔里木盆地西侧及甘肃西北部的河西走廊。（3）在19个环境因子中,对中国假木贼属这7个种分布区预测贡献量较大的生态因子是年平均气温、最湿月降水量、最干季度平均温度、平均降水量、最冷季度降水量、年均温变化范围和最湿季度降水量。     

气候变化情景下油茶生长的适宜性特征

基于气候情景数据与油茶标本,运用MaxEnt模型分析全新世中期、当代与未来阶段油茶生长的气候适宜性特征,将概率分布结果由不适宜到最适宜分为4个等级,分析了各时段空间分布变化与最适宜区北界变化、几何中心变化及位移情况。结果如下：1）MaxEnt模型的AUC值为0.848,评估结果达到“好”的标准,说明该模型可用;年降水量、最湿季降水量、最暖季平均温、温度季节性变化的标准差、最干月降水量、最湿季平均温和最冷季平均温等是7个主要环境因子。2）中国油茶主要适宜生长于长江以南、云贵高原以东,经纬度范围为30°N以南、107°E以东地区;适宜及以上等级占研究区面积的34.9%~61%;适宜性变化,空间上西南地区波动明显,面积上稳定和降低类占比较高。3）油茶最适宜区北界位于亚热带中部,不同年代、不同地区北界各异,长江中下游地区变化较小,而秦岭、渝、贵和桂等地变动较大,整体趋势为全新世中期至1980s向南推移,未来情景下2050s和2070s缓慢向北推移;几何中心在全新世中期时位于湖南郴州,至1980s时向东南方位移至广东韶关,至2050s时向东北位移至江西吉安,并相对稳定。4）基于气候情景数据和MaxEnt物种分布模型分析中国南方地区油茶气候适宜性时空分布与变化特征结果可靠。     

沙冬青属植物在亚洲中部荒漠区的潜在地理分布及驱动因子分析

在较大的空间尺度上,物种分布模型是预测物种潜在分布的有效途径之一。利用最大熵模型MAXENT,预测了蒙古沙冬青和新疆沙冬青在亚洲中部荒漠区的潜在分布;借助模型启发式搜索和多元线性回归分析揭示了控制其潜在分布的驱动因子。结果表明:①蒙古沙冬青的潜在适生区和实际分布范围基本一致,局限在阿拉善荒漠区的东部和南部、鄂尔多斯西部;最适生的分布区局限在内蒙古乌兰布和沙漠东缘和贺兰山北部的小部分区域。控制蒙古沙冬青潜在分布的关键因子主要是反映极端的温度和降水条件的因子,如最干月降水量、极端最低温和最冷季平均温度等。②新疆沙冬青最适生的潜在分布区局限在新疆乌恰县和沿昆仑山向南延伸的区域。反映极端气候和气候变化范围的因子,如温度季节性、最冷季平均温度、最湿月降水量和降水季节性等以及海拔,基本控制了新疆沙冬青的潜在分布。     

基于绿色基础设施评价的城市生态带划定--以杭州市为例北大核心CSCDCSSCI

生态带是生态宜居城市的重要组成内容,其科学识别对于城市空间管控意义重大。从弹性结合刚性的协同模式出发,现有研究缺乏针对生态廊道的空间落实进而导致生态带片状孤立的尴尬局面;缺乏针对城市空间增长的多情景分析进而导致划定成果缺乏动态调整,并受制于政府决策及重大事件等。以杭州市为例,利用Landsat TM影像数据,基于绿色基础设施评价及情景分析,综合划定城市生态带。结果表明:(1)主城区北、东侧建设开发风险相对较低,而南、西、西南需重点保护;(2)生态管控情景中弹性建设面积由20%增至35%,其空间侵蚀能力逐步增强,其中三级、四级管控情景已对区域生态格局造成严重挑战;(3)生态带划定范围包括"北部—临平"生态带(总面积272.17 km^2,占比5.60%.)、"东部—义蓬"生态带(总面积310.21 km^2,占比6.33%)、"南部—临浦"生态带(总面积828.43 km^2,占比17.00%)、"西南部—富阳"生态带(总面积1583.02 km^2,占比32.32%)及"西北部—良渚"生态带(总面积680.42 km^2,占比13.89%)。     

青藏高原维管植物物种丰富度分布的情景模拟

如何充分利用离散的观测数据,通过对维管植物物种分布丰富度及其与生境因子之间的相互作用和影响机理的定量分析,实现维管植物物种丰富度的空间分布及其情景模拟,是目前生物多样性研究前沿和核心内容之一。针对这一问题,在实现青藏高原37个国家自然保护区的维管植物物种数量收集和边界数据矢量化的基础上,分别进行维管植物物种数量与土地覆盖类型、环境因子和景观生态指数等三大类生境因子之间的相关关系的定量计算和对比分析,筛选和确定最佳相关分析方程,进而构建青藏高原维管植物物种丰富度的空间模拟分析模型。该模型中,维管植物物种丰富度与生境因子之间的复相关系数为0.94,模型验证结果表明,青藏高原的维管植物物种的平均丰富度为496.79种/100 km²,其空间分布格局整体上呈东南向西北逐渐减少趋势;另外,除柴达木盆地荒漠区域以外,维管植物物种的空间分布随海拔的升高而减少。基于CMIP5 RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5三种气候情景模拟获得的青藏高原维管植物物种丰富度未来情景结果显示,在T0-T4（2010-2100）时段内,青藏高原维管植物物种丰富度整体将呈减少趋势。RCP 8.5情景下青藏高原维管植物物种丰富度的变化幅度最大,而RCP 2.6情景下的维管植物物种丰富度的变化幅度最小。研究表明,本文构建的模型能够对青藏高原维管植物物种丰富度的空间分布格局及其未来情景进行模拟分析,模拟结果可为青藏高原生物多样性及其对气候变化响应的综合评估和情景模拟提供方法和技术支持。     

气候变化下基于物种与植物耦联机制的小白额雁(Anser erythropus)潜在生境及适宜性研究--以长江流域中下游为例

气候变化和人类活动通过改变物种生境而影响物种多样性。小白额雁是长江流域中下游的一种具有较高生态价值的食草型濒危候鸟,受气候变化和人类活动威胁。本文以小白额雁为代表性物种,定量分析了气候变化对长江流域中下游候鸟潜在生境及适宜性空间分布格局的影响。采用Maxent模型模拟了当前情景和全球环流模型(GCMs)气候场景下小白额雁潜在生境及其适宜性分布。研究结果表明,小白额雁分布特征与其栖息地周边植物分布呈显著相关关系;运用Maxent模型模拟小白额雁六种主要食源植物的分布特征,并将其结果作为环境变量,将显著改善小白额雁潜在生境及其适宜性模型的模拟性能;在两种典型浓度情景(RCP 2.6和RCP8.5)下,2070年小白额雁潜在生境适宜性面积将下降。为应对气候变化对小白额雁的影响,应采取更加合理的管理措施和保护政策,包括调整保护区的大小、形状和用途。     

气候变化下基于物种与植物耦联机制的小白额雁(Anser erythropus)潜在生境及适宜性研究——以长江流域中下游为例（英文）

气候变化和人类活动通过改变物种生境而影响物种多样性。小白额雁是长江流域中下游的一种具有较高生态价值的食草型濒危候鸟,受气候变化和人类活动威胁。本文以小白额雁为代表性物种,定量分析了气候变化对长江流域中下游候鸟潜在生境及适宜性空间分布格局的影响。采用Maxent模型模拟了当前情景和全球环流模型(GCMs)气候场景下小白额雁潜在生境及其适宜性分布。研究结果表明,小白额雁分布特征与其栖息地周边植物分布呈显著相关关系;运用Maxent模型模拟小白额雁六种主要食源植物的分布特征,并将其结果作为环境变量,将显著改善小白额雁潜在生境及其适宜性模型的模拟性能;在两种典型浓度情景(RCP 2.6和RCP8.5)下,2070年小白额雁潜在生境适宜性面积将下降。为应对气候变化对小白额雁的影响,应采取更加合理的管理措施和保护政策,包括调整保护区的大小、形状和用途。     

2023年洪河国家级自然保护区各种类型土地覆被面积预测研究北大核心CSCD

以洪河国家级自然保护区为研究区,选取1987年、1993年、1999年、2005年、2011年、2017年6个时期的Landsat TM/ETM+/OLI影像,应用GPS定位系统、遥感和地理信息系统技术,分析洪河国家级自然保护区各种土地覆被类型转化状况。采用修正的马尔科夫模型预测的结果,预测2023年该保护区的各类型土地覆被面积。研究结果表明,6个时期洪河国家级自然保护区内的农田面积在明显增加,由1987年的2.11 km^2增至2017年的9.69 km^2,沼泽湿地、林地和水域面积总体上变化幅度不大。预测结果表明,2023年,洪河国家级自然保护区内的沼泽湿地面积为204.86 km^2,比2017年增加了4.13 km^2;水域面积为0.86 km^2,比2017年增加了0.78 km^2,增加的水域主要分布在浓江河北部;林地面积为42.71 km^2,比2017年增加了3.55 km^2,增加的林地主要分布在沃绿兰河东部缓冲区。可见,在现有的保护与恢复措施下,洪河国家级自然保护区土地覆被正向有利于健康的趋势发展。采用线性回归方法修正的马尔科夫模型的预测结果,可以作为研究区土地覆被面积及变化研究的基础数据。     

沙蓬(Agriophyllum squarrosum)植株内固氮菌分布特征

沙蓬(Agriophyllum squarrosum)是适生于流动沙丘的先锋固沙植物,其植株氮积累量高。为探明固氮菌在沙蓬内的分布规律,对沙蓬植株各部位在不同生长时期内生固氮菌的数量分布进行了研究。结果表明:沙蓬植株内生固氮菌的数量分布在时间和空间上都具有很大的异质性。时间分布上,根内固氮菌的数量在生殖生长期明显高于其他时期;叶内固氮菌数量在营养生长期明显高于其他时期。在空间分布上,不同部位组织的内生固氮菌主要分布于宿主植株光合产物的源-库两端,除营养生长期固氮菌主要分布于叶内3.8×105 cfu·g-1(FW)外,均表现为根内固氮菌数量高于其他部位,并主要分布于须根;在植株地上部分,以营养生长期为典型代表,内生固氮菌更集中分布于其形态学的上端,如顶部的叶片和茎。     

1979年以来5个时期安吉小鲵生境变化分析及预测北大核心CSCD

安吉小鲵(Hynobius amjiensis)是1990年在浙江省湖州市安吉县龙王山发现的中国特有珍稀两栖动物,是极危物种。利用1979年、2003年、2011年和2017年分辨率为1 m的遥感影像数据,分析了安吉小鲵国家级自然保护区内安吉小鲵栖息地——泥炭藓(Sphagnum palustre)沼泽的分布与变化;利用2020年分辨率为0.02 m的无人机航拍照片,分析了安吉小鲵栖息地内植物物种的分布状况;利用1970~2018年的年降水量和年平均气温数据,研究气候变化对泥炭藓沼泽变化的影响;利用CA-Markov模型,预测了未来5个时期泥炭藓沼泽和其它类型土地的面积。研究结果表明,1979年、2003年、2011年和2017年,安吉小鲵生境内泥炭藓沼泽的面积分别为0.92 hm^(2)、0.76 hm^(2)、0.72 hm^(2)和0.63 hm^(2),39 a间泥炭藓沼泽的面积减少了31.52%;气候变暖是导致泥炭藓沼泽萎缩和退化的主要原因,泥炭藓的生存空间逐渐被维管植物所侵占;在研究区气候变化趋势保持不变和无人类活动干扰的情景下,经预测,2087年该保护区内的泥炭藓沼泽将完全消失,安吉小鲵的栖息地将不复存在。