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基于MaxEnt模型对2种青兰属植物在未来气候变化下潜在分布的预测研究
Potential Distribution Prediction of Two Species of Dracocephalum L. Under Future Climate Change Based on MaxEnt Model
为探究限制青兰属植物的主导环境因子，模拟其在不同气候环境下的潜在分布区域，从而为青兰属植物在物种的科学保护及开发利用提供理论依据。基于2种药用价值较高的青兰属植物甘青青兰(Dracocephalum tanguticum)和白花枝子花(Dracocephalum heterophyllum)的地理分布信息及环境因子，采用MaxEnt模型对2种青兰属植物的主导环境因子进行分析，并预测2种青兰属植物当前及未来的适生区域。结果表明：海拔是影响2种青兰属植物分布的关键环境因子，其贡献率分别为51.4%、73.7%，2种植物分布最适宜海拔范围分别为3028.63~4414.68 m和2940.13~4703.83 m。在当前气候环境下，2种植物适生区面积分别占中国面积的10.27%和26.57%，中高适生区主要分布在西藏、青海、甘肃、四川等省份。预测得出2种植物在未来的分布均出现了向高海拔地区迁移的趋势，高适生区仍以喜马拉雅山、青海湖周边和青藏川三省交界处的多山地带为主。因此，预测气候变化对2种青兰属植物分布的影响，有助于日后对植物保护区划分和人工种植地的选择提供参考依据，从而保护植物种质资源，达到可持续发展的目的。
In order to provide a theoretical basis for scientific protection and utilization of Dracocephalum L., the dominant environmental factors that limit the survivability of Dracocephalum L. were discussed and the potential distribution areas of them under different climatic environments were simulated. Based on the information of geographical distribution and environmental factors of Dracocephalum tanguticum and Dracocephalum heterophyllum which have highly medicinal value, the dominant environmental factors were analyzed by the MaxEnt model of these two species, and the suitable growth areas for them under current and future climate were predicted. The results showed that altitude was the key environmental factor affecting the distribution of the two species, with the contribution rates of 51.4% and 73.7%, respectively. The most suitable ranges for the distribution of the two species were 3028.63~4414.68 m and 2940.13~4703.83 m. The percentages of the suitable areas of the two species were 10.27% and 26.57% in China under current climate environment, and the medium-high suitable area were mainly distributed in Tibet, Qinghai, Gansu, Sichuan and other provinces. It was predicted that the distribution of the two species would migrate to the high-altitude areas in the future, and the highly suitable areas would still be mainly around the Himalayas, Qinghai Lake, and the mountainous zone of junction of Tibet, Qinghai, and Sichuan provinces. Therefore, the prediction of the effects of climate change on the distribution of the two species of Dracocephalum L. is helpful to provide reference for the division of plant reserve and the selection of artificial planting sites in the future, so as to protect plant germplasm resources and achieve the purpose of sustainable development.
甘青青兰 / 白花枝子花 / MaxEnt模型 / 潜在分布区 / 气候变化 {{custom_keyword}} /
Dracocephalum tanguticum / Dracocephalum heterophyllum / MaxEnt model / the potential distribution / climate change {{custom_keyword}} /
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宋颖, 张港隆, 贾全全, 等. 气候变化下花榈木在我国的潜在分布区预测[J]. 西北林学院学报, 2021, 36(6):108-115,273.
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Models that evaluate the potential geographic distribution of species can be used with a variety of important applications in conservation biology. Osmanthus fragrans has high ornamental, culinary, and medicinal value, and is widely used in landscaping. However, its preferred habitat and the environmental factors that determine its distribution remain largely unknown; the environmental factors that shape its suitability also require analysis. Based on 89 occurrence records and 30 environmental variables, this study constructed Maxent models for current as well as future appropriate habitats for O. fragrans. The results indicate that UV-B seasonality (19.1%), precipitation seasonality (18.8%), annual temperature range (13.1%), and mean diurnal temperature range (12.5%) were the most important factors used for interpreting the environmental demands for this species. Highly appropriate habitats for O. fragrans were mainly distributed in southwestern Jiangsu, southern Anhui, Shanghai, Zhejiang, Fujian, northern Guangdong, Guangxi, southern Hunan, southern Hubei, Sichuan, and Taiwan. Under climate change scenarios, the spatial extent of the area of suitable distribution will decrease, and the distribution center of O. fragrans will shift to the southwest. The results of this study will help land managers to avoid blindly introducing this species into inappropriate habitat while improving O. fragrans yield and quality.
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杜倩, 魏晨辉, 梁陈涛, 等. 中国东北地区12个建群树种对气候变化响应的MaxEnt模型分析[J]. 生态学报, 2022, 42(23):9712-9725.
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唇形科(Labiatae)青兰属(Dracocephalum)植物约有60种，主要分布于亚洲温带，化学成分主要包括挥发油类、黄酮及黄酮苷类、植物甾醇及三萜类、有机酸及酯类等，具有抗缺氧、抗氧化、保护心血管、抗肿瘤和清除自由基等多种药理作用，近年来对其化学成分的研究受到很大的关注。本文综述主要青兰属植物的化学成分和药理活性的研究进展。
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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%。
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郭彦龙, 卫海燕, 路春燕, 等. 气候变化下桃儿七潜在地理分布的预测[J]. 植物生态学报, 2014, 38(3):249-261.
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黄睿杰, 张春艳, 温雨婷, 等. 当前(1970—2000)与未来气候变化情境下中国醉马芨芨草潜在分布预测[J]. 草地学报, 2022, 30(10):2712-2720.
醉马芨芨草(Achnatherum inebrians)是我国西北、华北地区严重危害草地畜牧业和生态安全的主要毒害草之一，但其在药用、造纸、脱毒后饲用等方面有一定利用价值。本研究利用优化的MaxEnt模型预测了当前(1970—2000年)条件下和未来(2050 s和2070 s)4种气候变化情景下的醉马芨芨草潜在分布。结果显示：影响当前醉马芨芨草分布的关键环境变量与其适生阈值为12月平均最高气温(—7.5~7.9℃)、海拔(1 053.8~4 590.9 m)、最冷季降水量(1.6~24.6 mm)和降水量变异系数(25.5~111.5)；当前醉马芨芨草主要分布于新疆、西藏、四川、青海、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西和山西等省区；在未来4种气候情景下，醉马芨芨草适生区面积均会增加，并向高纬度和高海拔地区迁移。研究为醉马芨芨草的防治和资源利用、草地生态学研究和草地放牧管理提供了理论依据和参考。
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马松梅, 聂迎彬, 耿庆龙, 等. 气候变化对蒙古扁桃适宜分布范围和空间格局的影响[J]. 植物生态学报, 2014, 38(3):262-269.
为模拟、预测气候变化对孑遗、濒危植物蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)潜在分布的影响, 利用最大熵(MAXENT)模型模拟、预测、对比、分析、揭示蒙古扁桃在最大冰期(CCSM及MIROC模型)、历史气候(1961–1990年)及未来气候(2020年、2050年和2080年, 政府间气候变化专门委员会排放情景特别报告的A2A情景)条件下的适宜分布范围和空间格局的变化。结果表明: (1)蒙古扁桃在历史气候条件下的潜在分布区集中在蒙古的南戈壁省及东戈壁省, 我国内蒙古巴彦淖尔市、阿拉善左旗、鄂尔多斯市、锡林郭勒盟西部, 河西走廊中部及东部, 宁夏北部及陕西北部, 以及河北北部的部分地区; (2)与历史气候条件下的潜在分布相比, 蒙古扁桃在最大冰期CCSM气候情景下的分布经历了明显的、大范围的向南迁移和范围缩小; (3)未来A2A气候情景下, 其潜在分布范围表现出在2020年明显扩大, 在2050年减小, 到2080年又略有增大的趋势。分布格局表现出不断向我国河北及内蒙古东部, 蒙古东部、北部及西部大幅度扩散、迁移的趋势。
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姬柳婷, 郑天义, 陈倩, 等. 北重楼潜在适生区对气候变化的响应及其主导气候因子[J]. 应用生态学报, 2020, 31(1):89-96.
基于现有物种数据结合气候变量来预测物种的潜在地理分布,对于了解物种进化以及合理保护具有重要意义。本研究基于中国境内220个北重楼分布点和12个相关系数较低的气候因子,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件预测了北重楼在当前时期和未来时期(2050s、2070s)的潜在适生区,并分析了影响其地理分布的主导气候因子。结果表明: MaxEnt模型AUC值为0.940,预测结果准确性较高;当前时期,北重楼的总适生区面积占整个研究区域面积的18.1%,其中,高适生区和低适生区分别占7.0%和11.1%,主要位于大兴安岭、小兴安岭、长白山山脉、秦岭-大巴山区、河北、山西以及山东北部等地区;未来时期在RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0、RCP 8.5气候情景下,2050s和2070s中国境内北重楼的总适生区面积均呈现缩减趋势,其中,高适生区面积均减少,而低适生区面积则全部有所增加,且北重楼适生区的范围和几何中心逐渐向东北方向的高海拔地区扩散;影响北重楼地理分布的主导气候因子分别为最湿月降水量、年平均温度、等温性和1月降水量,累积贡献率高达89.2%,其适宜范围分别为100～275 mm、-0.1～16 ℃、21～35和3～14 mm。
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赵儒楠, 何倩倩, 褚晓洁, 等. 气候变化下千金榆在我国潜在分布区预测[J]. 应用生态学报, 2019, 30(11):3833-3843.
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李颖, 姜小龙, 邓敏, 等. 乌冈栎的潜在分布模拟及分析[J]. 生态学杂志, 2017, 36(10):2971-2978.
了解物种的分布特征和动态，对生物多样性保护和恢复具有重要意义。乌冈栎 (Quercus phillyraeoides) 广布东亚亚热带，是常绿阔叶林的重要组成树种，具有重要生态功能和经济价值。本研究根据乌冈栎134个分布点和9个环境变量，用MaxEnt预测、分析其在当前 (1950—2000年) 和未来 (2060—2080年) 气候下的潜在分布格局。综合利用百分比贡献率、置换重要值和刀切法检验气候因子对乌冈栎分布的影响。结果表明：当前潜在分布区与已知分布记录有很好的对应，最适宜分布区涵盖了中国东部、中国西南部及日本南部，占总适宜区的29.9%；最暖季度降水量和最暖月最高温对乌冈栎的潜在分布影响最大；未来随着二氧化碳浓度逐渐升高，乌冈栎的潜在适宜分布区面积将逐渐减少，高度适宜区将锐减，特别东部沿海适宜区将逐渐丧失。本研究阐明了未来气候变化对乌冈栎潜在分布的影响，可为东亚常绿阔叶林生态系统的保护和恢复提供基础资料。
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