中国沼泽湿地植被生境适宜性模拟及气候变化风险评估

来源 :中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:jack88698
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湿地是地球上生产力最高的生态系统之一,为生物圈和人类社会提供了一系列必不可少的生态服务功能。然而,当前湿地却面临着来自气候变化和人类活动的双重胁迫,导致了天然湿地的严重退化和萎缩,这使得针对湿地未来气候风险的评估研究以及相应的适应性管理策略的制定迫在眉睫。明确不同类型环境因子如何影响湿地物种的生境适宜性是制定科学湿地管理策略的首要前提,能够为气候变化下优先保护物种和区域的选取提供科学指导。生态位模型是预测气候变化下物种生境适宜性的有效工具,但由于缺乏精细的湿地调查数据,当前生态位模型在湿地中的应用仍较少。因此,本研究基于实地调查和植物标本数据,构建了中国内陆沼泽湿地植被典型优势种数据库,结合气候、土壤、地形水文、人类活动等环境因子,运用并优化生态位模型探究中国沼泽湿地植被物种生境适宜性驱动因子及物种敏感性,并对中国各区域沼泽湿地未来气候变化下的潜在风险进行评估,对重点保护物种和区域进行筛选,从而评估当前中国湿地保护工作在气候变化背景下的有效性及空缺,并提出可行的适应性保护策略。主要研究结果如下:(1)在本研究应用的八种生态位模型算法中,基于机器学习算法(广义增强模型、随机森林和最大熵)构建的模型在模拟湿地植物生境适宜性上拥有最好的预测表现和稳定性。同时,在气候因子的基础上继续添加土壤和地形水文因子,并为预测因子筛选合适的空间分辨率,能够更好地反映空间上湿地环境的异质性,从而进一步提高湿地植物生境适宜性模型的预测性能。(2)主导中国沼泽湿地植被物种生境适宜性的关键环境因素包括等温性、生长季节水热条件、最冷季度降水量等气候因子,土壤营养条件、p H等土壤因子,地下水位深度、地形坡度等地形水文因子,以及人类活动干扰程度。同时混合效应模型的结果表明不同类型植物(如木本/非木本、一年生/多年生)对关键环境因子变化的响应存在显著差异。(3)在未来气候变化的威胁下,中国本土湿地植物面临着适宜生境净损失的风险,其中木本植物的生境萎缩风险尤为严重,且相较于中等变暖情景,极端变暖情景下的本土湿地植物的生境稳定性更低,适宜生境的损失也更严重。与此同时,气候变化提高了非湿地物种和非本土物种的扩散能力,促进其在中国沼泽湿地的入侵和扩张,这将导致沼泽湿地植被组成和结构的潜在变化。(4)中国各地区沼泽湿地的未来气候风险存在明显差异,东北地区沼泽湿地是未来气候变化下的高风险热点地区,本土沼泽湿地植物潜在适宜生境损失程度最为严重,长江中下游平原沼泽湿地未来气候风险也较高,体现在本土湿地植物潜在适宜生境的萎缩以及非本土植物的潜在扩张。得益于气候变化下水热条件的改善,青藏高原沼泽湿地本土湿地植物的生境适宜性将明显提高,但同时该地区也将成为气候变化下非湿地植物侵入的热点地区。(5)当前自然保护地的覆盖范围在气候变化下对沼泽湿地保护的能力有限,存在明显的保护空缺,大部分(>80%)预测的沼泽湿地气候变化热点区域还未被纳入自然保护地体系之中,因此在加强气候监测的基础上,完善沼泽湿地气候风险及湿地物种潜在响应的评估,并相应地设立新的湿地保护地,应是未来湿地管理工作的重点任务。基于研究结果以及当前中国湿地保护体系空缺的分析,本研究对未来湿地保护体系的完善提出四条建议:(1)在国家和区域层面的湿地保护决策和规划中应充分考虑未来气候变化风险和湿地物种的潜在适应;(2)在致力于确保湿地总面积不减少的目标的同时,将更多的资源投入到保护天然湿地上;(3)完善国家层面上天然湿地的基准清单和实地监测网络;(4)在注重保护面积大的湿地的同时,将小微湿地也纳入到湿地保护体系之中。
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