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。     

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。     

东洞庭湖秋季水文情势对洲滩植物及越冬稳定期小白额雁种群分布影响

东洞庭湖是全球易危(VU)物种小白额雁(Anser erythropus)最关键的越冬地之一。三峡大坝的运行,对东洞庭湖的秋季水文情势产生了较大影响,并直接影响洲滩植被的生长。这种影响如何进一步影响小白额雁越冬,是小白额雁越冬栖息地保护迫切需要认识的关键科学问题。选择水文特征差异较大的2011年和2012年秋、冬季,分别在自然洲滩和水位管理区洲滩开展野外监测和调查,研究越冬稳定期小白额雁种群的空间分布及洲滩植被特征。研究结果表明,2011年东洞庭湖枯水期比常年水文情势提前约45 d,自然洲滩植被盖度、生物量显著高于水位管理区洲滩(p0.05),小白额雁迁徙到达时,种群中67.6%的个体分布于水位管理区的洲滩;而2012年东洞庭湖枯水期比较接近常年的水文情势,自然洲滩植物物种丰富度显著低于水位管理区洲滩(p0.05),73.2%的小白额雁种群个体分布于自然洲滩。两年不同的水位情势直接影响东洞庭湖洲滩植物特征(p0.05),但小白额雁在两年都选择栖息在植被盖度低且生物量低的洲滩取食(p0.05)。由于2011年枯水期提前,导致自然洲滩不适宜小白额雁取食,水位管理区洲滩成为越冬小白额雁的主要栖息地;而2012年湖泊退水节律较正常,东洞庭湖内适宜越冬小白额雁栖息的范围较大,栖息在水位管理区洲滩内的越冬小白额雁数量显著减少。     

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。     

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。     

气候变化下中国西北干旱区梭梭(Haloxylon ammodendron)潜在分布

气候变化会引起物种分布区的改变甚至物种灭绝。梭梭(Haloxylon ammodendron)是中国的三级保护植物,是荒漠区特有植物种,对荒漠区的防风固沙和维持荒漠生态系统平衡起着关键作用。为了探究气候变化对梭梭潜在分布区的影响,对3种生态位模型(遗传算法模型、生态位因子分析模型、最大熵模型)进行了评估,筛选出最优模型并选出10个主要的环境因子。采用最优模型,使用17套大气环流模式,预测了两种温室气体排放情景(RCP4.5与RCP8.5)下未来两个时期(2041—2060年与2061—2080年)中国西北干旱区梭梭的潜在分布,将17套大气环流模式的模拟结果进行集合平均,并将结果划分为3个适宜性等级(低适宜、中适宜与高适宜分布)。结果表明:最大熵模型是模拟效果最好的模型(AUC=0.973);所有环境因子中,与降水有关的环境因子的贡献率占60.5%,与温度有关的环境因子贡献率占14.8%,最湿季降水(39%)、土壤类型(22.7%)、温度季节性(9.1%)是对梭梭分布贡献率较高的环境因子;两种排放情景下,随着时间的推移,研究区内梭梭的低适宜分布区减少了9.36%～20.44%,中适宜分布区大部分情况下增加(3.50%～6.05%),在2061—2080年RCP8.5情景下减少了4.29%,高适宜分布区增加了11.01%～33.80%,总适宜分布区增加了7.47%～9.07%。总适宜分布区的增加主要来源于高适宜分布区的增加,其中塔里木盆地的高适宜分布区增加幅度最大,增加127%～669%,而柴达木盆地的高适宜分布区减少了4%～9%。     

人类活动对纳帕海湿地黑颈鹤越冬生境的干扰强度与格局

快速的城市化进程对城市湿地造成空前的压力,在短期内以人类活动干扰为主要特征;强度各异、来源多样的干扰对以城市湿地为载体的候鸟生境产生的负面影响,影响着候鸟的越冬生境质量,进而影响了候鸟的种群变化。其中,量化人类活动干扰的强度与其对候鸟生境格局的影响是生物保护工作的重要内容之一。纳帕海湿地(Ramsar湿地)是黑颈鹤(Grus nigricollis)中部种群的主要越冬地,然而日趋严重的人类活动干扰已经影响了黑颈鹤种群的越冬生境质量,因而开展这方面的工作是十分必要的。在研究区内,根据黑颈鹤的可利用景观,识别黑颈鹤的潜在生境,结合2010~2015年期间对人类活动干扰源的多次实地调查资料,将影响黑颈鹤生境的主要干扰源进行分类,确定其强度和干扰范围,从而确定2010~2015年期间黑颈鹤实际生境格局及复合干扰位置、强度和范围。研究结果表明,黑颈鹤越冬种群稳定期和迁离期实际生境分别仅占两时期潜在生境的48.9%和38.3%,人类活动干扰是造成黑颈鹤实际生境和潜在生境差异的主要原因;其中,低复合强度干扰的影响面积在稳定期和迁离期都接近总干扰面积的90%,所以,低复合强度干扰是黑颈鹤生境的主要影响因素。因此,控制低复合强度干扰,可以快速、有效地起到保护和恢复黑颈鹤生境的目的。     

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。     

不同管理方式下东洞庭湖越冬雁类栖息地中短尖薹草的生长指标对比研究

东洞庭湖是雁类尤其是小白额雁(Anser erythropus)全球种群主要的越冬栖息地之一。三峡大坝的运行导致东洞庭湖区的江湖关系发生变化,使洞庭湖枯水期提前、洲滩提前出露和以薹草(Carex spp.)为优势植物的洲滩植物提前生长,进而造成在雁类抵达洞庭湖越冬时自然洲滩上可适宜其取食的食物资源减少。如何应对洞庭湖新的水文情势变化对越冬雁类栖息地的影响,是长江中下游候鸟保护亟待解决的关键科学问题。在洲滩提前出露情景下,对洞庭湖薹草植物群落洲滩实施了火烧、刈割和翻耕3种栖息地管理方式,并开展了原位监测。研究结果表明,火烧对短尖薹草(Carex brevicuspis)地上生物量累积和株数具有显著促进作用,与对照相比,其分别约提前了20 d和11 d达到最大增长速率;刈割对短尖薹草地上生物量累积和株数的生长也具有显著促进作用,与对照相比,其分别约提前21 d和11 d达到最大生长速率;翻耕对短尖薹草株高、株数、地上生物量累积有显著抑制作用,其株数、株高、地上生物量在缓慢增加,可以持续为越冬雁类提供优质的食物资源,改善了栖息地质量,是雁类越冬栖息地有效的管理对策之一。     

气候与土地利用变化对汉江流域径流的影响

作为联结大气圈和地圈的纽带,水文循环同时承受气候变化和土地利用/覆被变化（LUCC）的双重影响,然而大多数的水文响应研究主要关注未来气候变化对径流的影响,忽略了未来LUCC的作用。因此,本文的研究目的是评估未来气候变化和LUCC对径流的共同影响。首先采用2种全球气候模式（BCC-CSM1.1和BNU-ESM）输出,基于DBC降尺度模型得到未来气候变化情景;然后,利用CA-Markov模型预测未来LUCC情景;最后,通过设置不同的气候和LUCC情景组合,采用SWAT模型模拟汉江流域的未来径流过程,定量评估气候变化和LUCC对径流的影响。结果表明：① 未来时期汉江流域的年降水量、日最高、最低气温相较于基准期（1966—2005年）,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下,分别增加4.0%、1.8 ℃、1.6 ℃和3.7%、2.5 ℃、2.3 ℃;② 2010—2050年间,流域内林地和建设用地的面积占比将分别增加2.8%和1.2%,而耕地和草地面积占比将分别减少1.5%和2.5%;③ 与单一气候变化或LUCC情景相比,气候变化和LUCC共同影响下的径流变化幅度最大,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下未来时期年平均径流分别增加5.10%、2.67%,且气候变化对径流的影响显著大于LUCC。本文的研究结果将有助于维护未来气候变化和LUCC共同影响下汉江流域的水资源规划与管理。     

濒危植物四合木的生境适宜性评价

以TM影像数据为基本信息源,在GIS技术支持下,选取地形、土壤、气候、人类活动指标为评价因子,借助DEM及生境评价模型,对鄂尔多斯特有植物四合木的生境进行了不同层面的适宜性评价。结果表明,地形与气候等自然因素不是四合木生存与发展的限制性因素,而人类活动使四合木的实际生境质量无论在分布上还是数量上均发生了较大变化;与潜在生境相比,已有23.87 km2的实际可生存生境退化为较不适宜生境,说明人类活动可能是导致四合木局部濒危的关键因素。在各生境类型区内,四合木的潜在及实际生境质量均有较大差异。其中,乌家庙、低山、棋盘井种群的生境质量较好,而乌达与千里山种群的生境质量较差。     

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。     

郑州黄河湿地自然保护区植物物种多样性对人类活动的响应

基于2009年的遥感图像和野外调查,采用人类活动压力指数对郑州黄河湿地自然保护区的人类干扰程度进行了评估,并分析了湿地群落植物物种多样性对人类活动压力的响应。结果表明,该区的人类活动压力较大,在严重的人类活动影响下,郑州黄河湿地自然保护区已成为典型的河岸湿地生态系统退化区域,植物物种数下降,各生境间物种差异增大,其中城镇化压力是导致群落多样性变化的主因。     

RCP4.5情景下气候变化对中国春小麦生育期及种植界线的影响研究(英文)

本文利用IPCC AR5提供的全球气候模式模拟数据和全国农业气象站点数据,建立生育期与气象要素的多元回归模型,模拟基准期全国春小麦播种和收获日期的分布,研究RCP4.5情景下气候变化对中国春小麦生育期的影响;根据春小麦可能种植和适宜种植限制条件,划定春小麦基准期可能种植界线和适宜气候生态区域,考虑气候变化对春小麦生育期的影响,探讨RCP4.5情景下气候变化对中国春小麦可能种植界线和适宜气候生态区域分布的影响。结果表明:春小麦可能种植界线主要分布在山东南部-江苏北部-安徽北部-河南中部-湖北北部-四川东南部-云南北端一线,在RCP4.5情景下,中国春小麦的可能种植南界不断向北移动,春小麦可能种植面积呈减小趋势;基准期中国春小麦播种和收获日期在新疆南部-甘肃一线比较早,向该线两侧播种和收获日期均呈现推迟的现象;RCP4.5情景下,春小麦可能种植区域内播种日期普遍呈推迟现象,收获日期提早现象明显,因此,受气候变化的影响生育期会缩短;春小麦最适宜种植区域主要分布在东北三省,受气候变化影响,春小麦最适宜种植面积在不断增加,并且在内蒙古自治区增加最多;由于冬小麦可能种植界线的西扩和新疆地区冬小麦可能种植区域扩张,导致春小麦次适宜种植区和不适宜种植面积进一步减少。     

达里诺尔湿地水环境和鱼类多样性调查Ⅴ.达里湖的鱼类多样性及其持续健康发展

达里湖是达里诺尔湿地的重要组成部分。根据2019年达里湖鱼类多样性调查的结果,研究了达里湖鱼类物种资源、种类组成和区系生态类群多样性以及物种分布特征,分析了达里湖鱼类多样性的形成机制及其与水体盐碱化的关系,探讨了达里湖鱼类多样性的动态及其持续健康发展途径。研究结果表明,2019年,达里湖中有鱼类2目3科12属12种,由5个区系生态类群构成,包括冷水种5种、中国特有种2种和经济鱼类2种;鱼类群落中鲤形目和刺鱼目的物种数分别占91.67%和8.33%,鲤科(Cyprinidae)、鳅科(Cobitidae)和刺鱼科(Gasterosteidae)的物种数分别占达里湖中鱼类总物种数的50%、41.67%和8.33%。只有耐盐碱的5种鱼类在达里湖全湖水域都有分布,其它7种鱼类仅分布于湖区的河口水域,而且随着湖泊水体不断盐碱化和萎缩,达里湖中鱼类的栖息地和繁殖生境的适宜性都在降低,鱼类物种减少的潜在风险在加大,基于生态保护的鱼类栖息地与繁殖生境的适宜性建设和加强鱼类资源增殖与物种移殖,将是未来达里湖鱼类多样性持续健康发展的重要途径。     

气候变化背景下青冈分布变化及其对中国亚热带北界的指示意义

气候是影响植被类型和分布的关键因素,植被类型和分布格局也能反映气候的地域差异。随着气候变暖,全球气温和降水格局都将发生变化,植被类型和分布格局也将随之改变。而植物对气候变化的响应存在一定的滞后性,因此仅用气候指标研究亚热带北界及其移动具有一定的局限性。以青冈（Cyclobalanopsis glauca (Thunberg) Oersted）为研究对象,应用最大熵模型（Maxent）,研究了其对气候变化的响应并探讨了气候变化情景下青冈分布格局变化对中国亚热带北界移动的指示意义。结果表明：影响青冈分布的主导环境因子为年降水量、最冷季降水量、气温年变化范围和最冷月最低气温;随着气候变暖,青冈分布北界将向北移动,其分布质心亦向西北移动,预示着在气候变暖的背景下,到21世纪中叶中国亚热带北界将向北移动约1个纬度。     

数字地形模型在濒危动物生境研究中的应用

本文建立了卧龙自然保护区２０００ｋｍ２范围的数字地形模型,并将其应用在濒危珍稀动物大熊猫的生境研究上。通过计算机叠加大熊猫可分布的高度、坡度及竹子分布区域,获得了大熊猫在卧龙自然保护区内的潜在生境区,其比实际的熊猫分布范围大出近一倍,文章还对潜在生境的适宜性进行了划分。     

气候变化背景下沙蓬属(Agriophyllum)物种潜在地理分布北大核心CSCD

沙蓬(Agriophyllum squarrosum)被认为是未来的潜势作物,其野生近缘种表型和遗传变异丰富,对沙蓬驯化和遗传改良具有重要意义。利用沙蓬属(Agriophyllum)5个物种的分布点数据和9种环境变量数据,模拟沙蓬属当前及未来两个时期(2050s和2070s)不同气候情景下的潜在分布。采用刀切法筛选关键环境因子,kuenm数据包优化模型参数,最后预测分析了未来沙蓬属物种适生区的空间变化。结果表明:(1)MaxEnt模型预测沙蓬属潜在分布的精度高,AUC值为0.957±0.006,当前总适生区的面积为1 731.50万km^(2),其中高适生区面积为462.35万km^(2),沙蓬属可广泛分布在亚洲中纬度干旱和半干旱地区;(2)在未来气候变化情景下,沙蓬属潜在适生区有向高纬度和高海拔地区扩张的趋势;(3)温度是影响沙蓬属物种分布的主导环境因子。     

CMIP5全球气候模式对华北平原气候的模拟和预估

以气候变暖为主要特征的全球气候变化对自然环境和农业生产有重要影响,准确预估未来不同气候情景下的气候变化能为应对其带来的负面影响提供必要的数据基础和科学依据。该文通过统计降尺度方法对CMIP5中33个全球气候模式(GCM)的未来气候情景数据进行时空降尺度处理,得到逐日站点数据,并基于多模式集合预估华北平原在两个典型气候情景(RCP4.5和RCP8.5)下未来气候变化的时空特征。结果表明:在时间变化上,2040年后温度在情景RCP8.5下的增幅远高于情景RCP4.5,至21世纪末增幅达到最高;太阳总辐射量变化趋势呈现明显的"减少—增加—稳定"特征;未来降雨量呈微弱上升趋势。在空间变化上,东部和西南部地区未来最高温度增幅最高,最低温度增幅呈现自西南向东北递增的空间格局;太阳辐射增幅表现为明显的"北低南高",而降雨增幅自西北向东南递减。2040s(2031-2060)阶段各主要气候因子(温度、太阳辐射和降雨)增幅较小,而2080s(2071-2100)阶段增幅加大;不同气候情景下各气候因子增幅差异较大,温度和降雨在情景RCP8.5下的增幅明显高于RCP4.5,而太阳辐射在情景RCP4.5下的增幅高于RCP8.5。     

未来气候变化情景下中国气候生长期演变

利用1971—2010年中国气温数据和区域协同降尺度试验东亚地区项目组RCP 4. 5和RCP 8. 5情景下未来气候预估数据,分析了5℃为界限温度表征的气候生长期演变规律。结果表明:(1) 1971—2010年,全国大部分地区气候生长期略有增加,生长期开始日期提前为主要特征;(2)在RCP 4. 5情景下,气候生长期开始日期的提前主要表现在华东和华中地区以及青藏高原地区,结束日期的推迟表现在青藏高原地区中部、南部和东部以及新疆的“三山地区”,推迟日数均在30 d以上;(3)在RCP 8. 5情景下,气候生长期开始日期受影响范围在RCP 4. 5情景的基础上有所增加,变化日数大幅增加,结束日期则是长江流域以北及青藏高原地区变化日数均较大,长江流域以北和青藏高原地区的气候生长期