基于优化的最大熵模型预测中国高山栎组植物的历史、现状与未来分布变化

摘要

气候变化影响着植物物种的地理分布,预测物种潜在适生区对认识其地理分布特征及发挥其生态价值与经济价值具有重要意义。以高山栎组植物为研究对象,运用R语言ENMeval数据包调整调控倍频(RM)和特征组合(FC)优化的最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS软件,基于160条高山栎组植物分布点记录和22个环境因子进行潜在适生区预测,探讨影响其地理分布的主要环境因子,同时预测其在末次间冰期(Last interglacial,LIG)、末次盛冰期(Last glacial maximum,LGM)、全新世中期(Mid Holocene,MH)、当代(Current)、2041—2060年(2050年)和2061—2080年(2070年)3种不同CO_(2)浓度排放路径下潜在适生区的空间分布格局及其质心变化趋势。结果表明:最优模型参数RM=2.5,FC=LQHPT时,MaxEnt模型复杂度和过拟合程度最低,模型预测准确性极高,AUC=0.960±0.15。综合刀切法贡献率、置换贡献率和单因子响应曲线可知影响其地理分布的主要环境因子是气温季节性变动系数(bio4)、高程(dem)、年降水量(bio12)和等温性(bio3),其适宜范围分别为435—625、1792—3978m、670—1050mm和41.5—50.3,累计贡献率高达81.6%,其中温度是影响高山栎组植物最重要的环境因子。当前气候条件下,高山栎组植物总适生区面积62.37×10^(4)km^(2),高适生区面积10.47×10^(4)km^(2),占总适生区面积的16.79%,集中分布于川滇横断山地区、滇中高原北部、藏东南以及黔西部分地区。各个时期间高山栎组植物的适生区面积差异较大,当代潜在适生区面积最小且破碎化最严重,可能由于气候变化及人类影响所致。未来各个时期潜在分布区面积均有增大的趋势,但RCP8.5情景下面积相较于其他情景有所降低,表明全球气候变暖背景下不利于高山栎组植物的长期生长。同时,质心分析表明未来气候条件下其分布有向低海拔和低纬度迁移的趋势。