样本容量和物种特征对BIOCLIM模型模拟物种分布准确度的影响--以12个中国特有落叶栎树种为例

物种分布模型被广泛应用于生态学、生物地理学及保护生物学等领域的研究。由于难于取样或标本记录不完善等原因,真正能够用于模型预测的物种分布数据非常有限。因此,有必要搞清楚样本容量和物种特征对模型模拟准确度的影响,为确定以物种特征为区分条件的最小样本容量奠定基础。为了探讨应用BIOCLIM模型预测中国特有植物种的效果,以12个落叶栎树种为例,从不同的样本容量和生态特征两方面研究其对BIOCLIM模型模拟准确度的影响。结果表明:BIOCLIM模型模拟准确度随样本容量的增加在初期几乎呈直线增加趋势至样本容量达到25,随后渐变平缓至样本容量为75～100时达到最大值。此外,生态幅窄和环境特化物种比生态幅宽和对环境耐受性强的物种更容易获得较高的准确度。结果说明,BIOCLIM可有效地用于样本数量较小的狭域型物种分布预测。

基于BIOCLIM模型的扶桑绵粉蚧在中国的适生性分析

采用BIOCLIM生态位模型对扶桑绵粉蚧(Phenacoccus solenopsis Tinsley)在中国潜在适生地理区域和各区域的适生可能性进行预测。扶桑绵粉蚧在中国适生区域非常广泛,高度适生区包括黄河以南的广大华南、华中、华北地区,中低度适生区包括河北、辽宁、山西、内蒙古、宁夏、甘肃、新疆、西藏等省区的部分区域。这些适生区域覆盖中国3大棉区,其中长江中下游棉区和黄河中下游棉区为扶桑绵粉蚧的高度适生区,西北棉区为其低度适生区。

基于BIOCLIM模型的元江干热河谷稀树灌木草丛空间分布研究

根据影响干热河谷稀树灌木草丛分布的温度、数字高程模型(DEM)以及归一化植被指数(NDVI)三个因子,使用BIOCLIM模型模拟元江县干热河谷稀疏灌木草丛空间分布,实现了元江县干热河谷空间分布的可视化表达。结果表明:干热河谷分布主要集中于除元江县城外的河谷两侧,其中东部分布较为集中,而在南部地区分布较为分散。加之近年来人为活动的加剧,对元江河谷生态环境的变化也有一定影响,该模型很好地预测了未来元江县干热面积的分布情况,以期对生物多样性保护和植被恢复提供决策支持。

基于BIOCLIM模型的石蒜绵粉蚧在中国的适生区分析

基于BIOCLIM模型对石蒜绵粉蚧(Phenacoccus solani)在中国的适生区进行预测并通过ROC曲线法对模型的可靠性进行评价。结果表明,预测模型可靠,石蒜绵粉蚧在中国的适生性区域广泛,高度适生区为江淮、黄淮及长江中下游,包括海南、贵州、四川、广西、广东、湖南、湖北、河南、河北南部、安徽、江西、福建、浙江等省区。中低度适生区为西南大部、西北部分及东北南部,包括云南、新疆、西藏、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、辽宁等部分区域。

基于BIOCLIM模型的绿圆跳虫在中国的适生区分析

利用DIVA-GIS软件结合BIOCLIM生态位模型对绿圆跳虫Sminthurus viridis在中国的适生区进行预测。通过建立已分布点数据集、筛选主要影响因子及BIOCLIM模型预测,绘制绿圆跳虫在中国的潜在分布图。结果表明,绿圆跳虫适生于我国整个华北平原地区以及东北平原南部、西南云贵川地区和华南北部,其中高度适生区为长江中游和黄河中下游地区,涉及四川、甘肃、宁夏、陕西、湖北、安徽6个省区。鉴于绿圆跳虫的入侵高风险,应加强对该虫的检验检疫,尤其警惕其随进口粮食进入我国。

应用BIOCLIM生态位模型对松材线虫传入云南的风险评估

基于松材线虫的生物学和生态学特性,利用松材线虫在东亚的已知分布点数据和亚洲地区的19个生物气候变量图层,筛选出松材线虫适生性分布的主要生物气候变量。应用DIVA-GIS软件中的生态位模型BIOCLIM预测了该线虫在云南省的地理分布图,结合各县(市)寄主分布面积,对此地图栅格进行计算、统计分析,得到松材线虫在各县(市)的分布和适生程度。通过综合分析,确定了各县(市)风险等级:最高风险5县(市);很高风险41县(市);高度风险38县(市);中度风险22县(市);低度风险23县(市)。进一步利用ArcGIS9.0软件绘制出了松材线虫在云南的适生图和在129个县级单位的风险级别图。建议划定云南省北纬23°以北与北纬26°以南之间地区为主要防护区,其中瑞丽市及其疫点周边地区,广南县、师宗县、罗平县、丘北县以及普洱市北纬23°以北的地区及该市北纬23°以南的思茅区为重点防护区。

篦子三尖杉在中国的地理分布及潜在分布区预测

【目的】预测不同气候情景下篦子三尖杉(Cephalotaxus oliveri Mast.)的地理分布格局,为其资源保护、合理利用与开发提供指导,也为其起源与地理演化研究奠定基础。【方法】基于100个分布点信息与19个气候因子,采用BIOCLIM模型构建当前(1970—2000年)以及未来(CO_(2)浓度倍增)篦子三尖杉的地理分布趋势,并采用主成分分析法分析影响其地理分布的主要气候因素。【结果】篦子三尖杉在中亚热带地区以低海拔分布为主。BIOCLIM模型结果显示:在当前气候条件下,篦子三尖杉最佳适生区集中在湖南、湖北、贵州和重庆;未来气候变化情境(CCM3)下,其潜在分布面积将减小,并有向西迁移的趋势;该模型受试者工作特征曲线下的面积为0.911±0.023,预测精度较高。主成分分析结果表明:温度季节性、气温年较差和昼夜温差与年温差比值是限制篦子三尖杉地理分布的主要因素,且温度因子的作用大于水分因子。【结论】随着全球气候变暖,篦子三尖杉的适生区有破碎化及丧失的风险,应重视对该物种的动态监测及迁地保护。

浙闽樱桃地理分布模拟及气候限制因子分析

为了解浙闽樱桃(Cerasus schneideriana)地理分布特征及与气候限制因子之间的关系,基于DIVA-GIS平台获取实际地理分布点的气候资料,利用BIOCLIM模型预测当下适生区范围以及预测其未来潜在分布。结果表明,浙闽樱桃实际分布区覆盖浙江、福建、安徽、江西、广西及湖南6省,浙闽交界的山区是自然分布的核心区,浙皖交界是其分布的北界。未来气候变化情境(CCM3)下,浙闽樱桃的潜在分布区概率将增大,且有北扩的趋势。主成分分析(PCA)表明,年降水量(bio12)、最湿季降雨量(bio16)、最暖季降雨量(bio18)、温度季节变化方差(bio4)是影响浙闽樱桃当下适生区的气候限制因子,频率直方图进一步确定他们的适宜范围分别为1503~2003 mm、604~951 mm、528~791 mm和601~872(标准差*100)。ROC曲线检验表明BIOCLIM对浙闽樱桃分布预测的精度很高(AUC=0.998),结果是可信的。因此,浙闽樱桃适合生长在我国北亚热带温暖湿润区,水热因子是造成其分布格局的主导气候限制因子。

杉木潜在适生区及其对气候变化的响应

根据杉木分布现状及特点,以我国亚热带县级驻地作为杉木的分布点资料,运用Bioclim模型对杉木在现在和未来气候变化情景下潜在适生区进行预测,结果表明:现状潜在适生区模拟结果与文献记录有较好的一致性;在CO2倍增时,极适生面积缩小,最适生区有所东移;当平均气温增加2℃时,原杉木分布的南界北移;当年平均气温增加4℃时,最适生区破碎化明显;降水量增加20%情景下,适生区局限于贵州和原杉木分布的北界地区。

孑遗濒危植物四合木(Tetraena mongolica)的地理分布与潜在适生区预测

以孑遗濒危植物四合木( Tetraena mongolica Maxim.)为对象,利用MaxEnt模型和Bioclim模型预测其在我国的潜在适生区,结合刀切法及环境变量响应曲线评估影响四合木分布的主导环境因素,运用ArcGIS软件自然间断法对其适生等级进行划分。结果显示:四合木主要分布于我国新疆、西藏、甘肃、宁夏、内蒙古、青海、陕西、山西、河北、辽宁、吉林和黑龙江等省区;在中国的适生区面积为1. 49 × 10 6 km 2 ,高适生区集中在乌海市毛乌素沙地、阿拉善左旗腾格里沙漠、阴山南部和贺兰山低山地区;2050年四合木潜在分布区将向内蒙古地区北部和东北地区西部方向缩减;两个模型的受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)平均值均达到0. 8以上,预测结果较准确;环境因子评估结果显示,影响四合木分布的主要环境因子是最冷季度的平均降水量和年温的变化范围,其次是降水量变异系数和温度季节性变化的标准差。

乌饭树的地理分布及潜在分布区分析

利用Bioclim模型,结合354个乌饭树地理分布点以及19个气候因子,对乌饭树在我国的潜在分布区和适宜等级进行了预测。结果表明:潜在分布区的预测结果与实际分布点吻合较好,其适生区(适宜度≥5%)主要为广西、广东、福建、浙江、江西东南部、湖南西部及贵州东部等地区;湖南、江西南部与广东、广西北部交界处的南岭地区及福建中部山地等地区为乌饭树的最适生区(≥20%)。ROC曲线的AUC值为0.819,表明预测结果很准确。极端低温、最干季降雨量、极端高温、温差是影响乌饭树分布的主要水热因子,最适宜区气候参数为:年平均温为14.7—23℃,适宜越冬的年极端低温为-3.1—13.4℃,年降雨量为948.8—1988.4mm,最干季降雨量为54.6—201mm,分布的最适宜海拔范围为3—806m之间。气候变暖将使得乌饭树潜在最适分布区面积显著缩小,现有最适生境位置发生改变。

气候变化下濒危植物半日花在中国的潜在分布

通过实际调查以及查阅中国数字植物标本馆、全球生物多样性信息网络和相关文献,共收集半日花(Helianthemum songaricum Schrenk)在中国的58个有效分布记录。基于MaxEnt、BIOCLIM和DOMAIN模型以及19个环境变量,采用受试者工作特征曲线下面积(AUC)检验模型预测精度,预测末次间冰期、末次冰盛期、当代(1950年至2000年)和未来(2050年)4个时期半日花在中国的潜在适生区,并采用刀切法(jackknife)和主成分分析法评估影响半日花潜在适生区的主导环境变量。结果显示:MaxEnt、BIOCLIM和DOMAIN模型的AUC值分别为0.984、0.837和0.962,预测精度分别为很好、一般和很好。MaxEnt、BIOCLIM和DOMAIN模型的预测结果显示:当代半日花潜在适生区面积分别占中国总面积的3.19%、7.63%和5.62%,主要呈破碎化和狭长间断分布,分布于内蒙古、新疆、宁夏、甘肃、陕西和山西;未来半日花潜在适生区面积分别占中国总面积的2.95%、9.55%和7.09%,其中,高适生区面积分别占中国总面积的0.42%、0.11%和0.49%,潜在适生区向内蒙古鄂托克旗西部和乌海市以及内蒙古阿拉善左旗东部与宁夏北部交界处骤缩。影响半日花潜在适生区的主导环境变量为温度(年均温、最冷月最低温、最热季度均温和最冷季度均温)和降水(最热季度降水量和最湿季度降水量),且温度的影响较大。

麻花杜鹃的地理分布模拟

【目的】利用DIVA-GIS软件模拟麻花杜鹃在当前和未来的潜在分布区域,揭示影响麻花杜鹃分布的因子,为该物种的遗传多样性起源、系统进化研究和种质资源保护提供资料。【方法】全面收集麻花杜鹃的地理分布资料,基于获得的73个精确分布点信息,利用DIVA-GIS中的BIOCLIM模型对麻花杜鹃地理分布格局进行模拟和预测,绘制麻花杜鹃实际地理分布及当前和未来潜在分布区域图,并结合19个环境因子进行主成分分析,获取影响麻花杜鹃地理分布的主要因子。【结果】麻花杜鹃在我国的分布格局为:中部较多,南部和东部也有一定的分布。通过主成分分析发现,最热月温度、温度季节变化方差和年降雨量是影响麻花杜鹃分布的主要因子。【结论】麻花杜鹃当前的潜在分布区与实际分布区有很好的一致性,当前和未来潜在分布区的一些分布点中心依然位于中部,未来分布区部分分布点向东部迁移,而西南部的一些分布点消失。应重视对麻花杜鹃潜在适生区和迁地的保护。

蛛网萼的地理分布模拟及迁移趋势预测

为探究国家Ⅱ级野生保护植物蛛网萼Platycrater arguta的地理分布格局,了解它在气候变化下地理迁移的趋势,运用DIVA-GIS软件及其整合的BIOCLIM和DOMAIN模型,结合经过筛选的80个精确分布点信息,对其潜在分布区进行预测并分析影响其分布的主要气候因子。2种模型的预测结果均表明:当下蛛网萼的潜在分布区集中在中国浙赣闽交界处和日本四国岛,且未来气候下蛛网萼的最适生活区有明显的缩小,低度适生区整体向西偏移,并有向高海拔迁移的趋势。受试者工作特征曲线(ROC曲线)检验表明:2种模型的ROC曲线下的面积(AUC值)均达到0.9以上,说明模型预测结果可信。对19个气候变量的主成分分析表明:第1主成分方差贡献率为95%以上,其中年降水量(BIO12),最湿季降水量(BIO16)和最暖季降水量(BIO18)载荷值较高,是影响蛛网萼分布的主要气候因子,表明水分是影响蛛网萼分布的主要因素。建议基于其预测的分布区域开展相应的调查与保护工作。

基于DIVA-GIS的紫玉兰地理分布及适生性分析

基于39个地理分布信息和19个生物气候因子,利用BIOCLIM生态位模型对紫玉兰(Yulania liliiflora(Desr.) D. L. Fu)潜在适生区进行预测。结果显示,紫玉兰自然分布于云南、四川、贵州、湖北、甘肃、重庆、福建等地海拔300～1600 m的中低山区。当前气候条件下,贵州苗岭是其主要适生区;随着全球气候变暖(CO2浓度倍增情况下),紫玉兰的适生区有向高海拔地区收缩的趋势,而在分布区的东北界,其潜在分布范围将扩散至湖南中部和浙江东部地区。影响紫玉兰地理分布格局的重要因素是水热条件的综合效应。ROC曲线检验的AUC值(0.998)表明,采用BIOCLIM模型对紫玉兰潜在分布区的预测结果准确性较高。本研究在气候变暖的大环境下分析紫玉兰的适生性,可为紫玉兰种质资源的保护利用提供依据。

中国东南沿海秋茄树种群地理分布格局及其环境解释

为揭示我国秋茄树(Kandelia obovata Sheue,H.Y.Liu&J.Yong)地理分布格局及其与主要环境因子的关系,本研究整合天然和引种的地理分布信息,采用生态位模型模拟其适生区范围,评估两个类型分布区的空间分布多样性指标,并结合对应的气候、水文资料,利用生态统计学方法,对影响秋茄树地理分布的各层次环境因子开展定量分析。结果显示,BIOCLIM模型预测的准确度很高,Kappa系数与受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)分别为0.952和0.976,并获取3个多样性热点区域。主成分分析(PCA)结果表明温度是限制秋茄树分布的主导气候因子,其中年均温(17.68℃)、最冷季均温(8.22℃)和极端最低温(4.04℃)为其最适分布阈值。典范对应分析(CCA)显示秋茄树地理分布受经、纬度的双重控制,但纬向效应相对更显著;水文局域尺度上,平均海面温度和平均潮差对秋茄树分布有显著影响,而平均海面pH值和平均海面盐度对其影响不大。除Pielou指数外,我国秋茄树天然林的各α多样性指数均高于人工林,主要省份间多样性排序为浙江(人工林)>广东>福建>海南>广西>台湾。非加权组平均聚类分析结果可将48个秋茄树种源划分成3大类群,具有明显的地理区域性与生态位分化。

薯莨地理分布及适生区预测

以中药植物薯莨Dioscorea cirrhosa为研究对象,基于86个地理分布点信息,利用Bioclim模型预测其当前适生区和未来潜在适生区。采用PCA主成分分析法,对主导薯莨地理分布的关键气候因子进行定量分析。结果表明:广西和广东为薯莨当前最密集的分布区域,在未来气候变化的影响下,薯莨分布范围将在福建、江西等地缩小,呈现向最高适生区即广东、广西两省集中的趋势,而在湖南和贵州交界处将可能出现一定范围的潜在分布区;Bioclim模型精度检验的ROC特征曲线和Kappa值分别为0.941和0.885,满足了用于分析的薯莨分布区预测要求。

短序润楠的地理分布及潜在分布区估计

利用Diva-GIS软件分析短序润楠(Machilus breviflora)的适生区,并用BIOCLIM生态模型评估未来潜在分布区对气候变暖的响应。短序润楠分布在我国南亚热带及热带的中低山地区,水平分布范围为18°73′~30°66′N、104°02′~115°24′E,垂直分布在海拔200~1600 m;短序润楠分布于常绿阔叶林及常绿针阔叶混交林植被类型中;广东地区为短序润楠的现在分布中心,在279份有效标本记录中有231份来自广东,约占82.8%;短序润楠的潜在分布区为粤、桂、琼、港、赣、湘、闽、川及黔等省份;在未来气候变暖的影响下,短序润楠的适生范围略有扩大,潜在分布区往北适当扩展,但是最适分布区显著减少,且最适分布区连续性变小。研究结果对现有短序润楠野生资源的保护、扩大引种造林和园林应用有一定的理论意义和实践指导价值。

我国黄槿气候特征及适生区分析

以黄槿在国内的天然地理分布数据为基础,用Diva-gis获得黄槿地理分布区气候因子数据并进行分析。结果表明:黄槿天然分布在74.76 m低海拔区域,分布区最低气温为1月,极端最低温平均为12.13℃,而最高温度为7月,月极端最高温平均为31.86℃;集中分布在年平均温度为19.8~24.9℃区域,该区域月均降水量为36.05~279.94 mm。以Bioclim和Maxent两种模型对黄槿在我国的适生区进行预测,所预测的地理分布结果与实际分布区域的相符度较高｡黄槿在我国天然分布于广东、广西、海南和福建和台湾。两种模型预测的黄槿适生区域差异不显著。应用Maxent刀切法评估发现,平均日较差bio2是影响黄槿分布的关键环境变量,其次是年平均气温bio1。

生物燃料植物麻疯树适生区预测

基于Worldclim气候数据,利用Diva-gis软件中整合的Bioclim模型和Domain模型确定了麻疯树(Jatropha curcas L.)在中国境内的适生区,结果显示麻疯树适生区为经纬度18～30N,97～120E的地区,包括四川南部、云南大部分地区、贵州西南至滇黔桂交界、广西中部和南部、广东中部和南部、海南大部分地区、福建东南沿海和台湾西部沿海,其中最适生区主要为川滇交界地区、云南中部及滇黔桂边界经纬度为21～27N,98～107E的条带状地区.