气候变化对青藏高原代表性植物地理分布格局的影响

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全球气候变化对陆地生态系统影响重大,其对植物地理分布格局的影响研究是非常重要的一个方面。青藏高原位于中国的西南部,是地球上对未来气候变化最敏感的地区之一,也是我国重要的生态安全屏障。对青藏高原各植被地带的优势植物种和珍稀濒危植物种的适宜分布区域进行现状分析和未来模拟、预测,据此对代表性植物种的丰富度较高的区域进行优先保护,有助于对青藏高原植物的生态保护和青藏高原自然保护区的规划具有重要意义。本研究通过整理《青藏高原维管植物及其生态地理分布》和《祁连山维管植物彩色图谱》建立青藏高原维管植物数据库,共获得9638种维管植物的地理分布记录。根据《中国植被及其地理格局—中华人民共和国植被图(1:1000000)说明书》、《中国生物多样性红色名录—高等植物卷》和《国家重点保护野生植物名录》选取32种青藏高原代表性植物,分为三类:地带性植被类型的优势种、重要保护植物和珍稀濒危植物。基于现有分布点,并通过全球生物多样性信息网络(GBIF)中补充其物种分布数据,确定这些植物种的现状分布区。利用地形因子数据、人类活动和土地利用数据、土壤数据和气候数据,采用最大熵模型(Max Ent)模拟当前(1981~2010年)青藏高原代表性植物的潜在分布区,并预测其未来(2041~2080年、2081~2100年)两种(SSP1-2.6、SSP5-8.5)气候情景下分布区的变化。使用物种分布累加模型研究青藏高原代表性植物物种的丰富度分布格局,在青藏高原现有自然保护区基础上明确物种丰富度较高的保护空缺区,对未来青藏高原自然保护区的规划提出建议。主要结论如下:(1)在当前气候条件下,物种分布模型模拟表明,高寒荒漠植被、高寒草原植被、高寒草甸植被、高寒灌丛植被、高山垫状植被、高山稀疏植被的优势种、重要保护植物和珍稀濒危植物的潜在较适宜区域和非常适宜区域与调查分布区域趋势基本一致。此外,青藏高原代表性植物物种模拟结果的AUC(Are Under Curve)值大部分都大于0.8,同样说明Max Ent模型所模拟的效果良好。(2)通过筛选贡献率大于10%的环境因子,分析主导环境因子的变化对物种生存概率的影响,发现每个代表性物种的主导环境因子各有不同,总体上都受气温、降水和地形因子的影响较大,但其他因子的影响也不容忽视。其中,高寒荒漠植被优势种受降水的影响最大,高寒草原植被和高寒草甸植被优势种受海拔的影响最大,高寒灌丛植被优势种大部分受海拔和人类活动足迹的影响较大,高山垫状植被优势种绝大部分受海拔的影响最大,高山稀疏植被优势种总体受气温的影响最大,重要保护植物大部分受气温和土壤因子的影响较大,珍稀濒危植物大部分受人类活动足迹的影响较大。(3)未来气候变化对青藏高原代表性植物的地理分布格局有一定的影响。代表性植物物种的非常适宜区整体呈缩减趋势,高寒荒漠植被、高寒草原植被、高寒草甸植被和高寒灌丛植被优势种的非常适宜区均出现退缩现象,说明未来气候变化会使大部分代表性植物物种的生境受到威胁,但三指雪兔子(Saussurea tridactyla)、巨柏(Cupressus gigantea)、西藏柏木(Cupressus torulosa)、黄花杓兰(Cypripedium flavum)和新疆贝母(Fritillaria walujewii)的非常适宜区则呈明显的增长趋势,说明这些物种在未来气候变化下更适宜生存。代表性植物物种的较适宜区整体呈增加趋势,高寒荒漠植被、高寒草原植被、高寒灌丛植被和高山稀疏植被优势种的较适宜区均出现扩张现象。(4)研究青藏高原代表性植物的丰富度格局显示,物种丰富度极高区域主要集中分布在三江源国家公园,较高区域分布在青海省南部地区、东北部地区和祁连山地区。通过物种丰富度格局和青藏高原自然保护区的空缺分析,发现空缺区域集中在青海省南部和东南部的未受保护地区,以及四川省石渠县中部地区和西藏亚东县地区。本文模拟和分析了青藏高原的代表性植物在未来气候变化情景下的分布区和丰富度变化,不仅为青藏高原代表性植物的生态保护提供数据支持,也为未来青藏高原保护区的规划与建设提供参考意见。
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