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气候变化对伊朗特有濒危药用植物Zhumeria majdae潜在分布的影响预测:基于MaxEnt模型的生态保护研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月27日 来源:BMC Ecology and Evolution 2.6
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本研究针对气候变化背景下伊朗特有濒危单型种Zhumeria majdae的分布保护问题,采用MaxEnt模型整合56个分布点与7类环境变量,预测其在RCP4.5/RCP8.5情景下2050s-2070s的分布变化。结果显示降水季节性(Bio18/Bio19)和太阳辐射是关键驱动因子,未来适生区将向高纬度扩张20-30%,但2070年RCP8.5情景下核心适生区缩减1.15%,为建立保护区和生态修复提供了科学依据。
在伊朗南部的崎岖山地中,生长着一种名为Zhumeria majdae的珍稀植物。这种隶属于唇形科(Lamiaceae)的特有单型种,不仅是当地传统医学治疗腹泻、头痛的重要药材,更因其抗菌、抗氧化等活性成分成为现代药物开发的潜在资源。然而,过度采集、栖息地破碎化已使其被世界自然保护联盟(IUCN)列为濒危物种(CR)。更严峻的是,气候变化正像一把悬顶之剑,威胁着这个本就脆弱的物种最后的生存空间——它的分布区局限在海拔520-1450米的石灰岩陡坡,对环境变化极度敏感。
为解开这个保护困局,来自伊朗的研究团队在《BMC Ecology and Evolution》发表了一项创新性研究。他们采用最大熵模型(MaxEnt)这一生态建模利器,整合56个野外验证的分布点和7类关键环境变量(包括降水季节性、太阳辐射、坡度等),不仅绘制出当前适生区的精确地图,更预测了在不同温室气体排放情景(RCP4.5和RCP8.5)下2050年代和2070年代的分布变化。这项研究首次揭示了气候变化将如何重塑这种"植物界大熊猫"的生存版图。
研究团队运用了三大关键技术:1)通过反向消除法和Pearson相关性分析(r>|0.70|阈值)从37个初始变量中筛选出7个关键驱动因子;2)采用10折交叉验证评估模型性能(AUC=0.977,TSS=0.807);3)基于16个全球环流模型(GCMs)均值生成未来气候情景图层。所有分析均在R语言(4.3.1)和ArcGIS(10.8)平台完成,确保结果的可重复性。
环境驱动与当前适生区
模型结果显示,最暖季降水(Bio18)和太阳辐射分别贡献31.3%和26%的预测权重。响应曲线揭示该物种偏好:冬季最低温(Bio6)-3~5°C、最暖季降水10-40mm、坡度>10°的碱性土壤(pH7.4-8.5)。当前高适生区(0.63%面积)集中分布于霍尔木兹甘省,与苏丹-赞比西植物区系特征高度吻合。
未来分布动态
2050年预测显示适生区扩张:RCP4.5情景下增加20.12%,RCP8.5情景达29.95%,新适生区向克尔曼省北部延伸。但2070年RCP8.5情景出现逆转,核心适生区缩减1.15%,呈现"北扩南缩"格局(图5)。纬度/海拔分析证实物种向高纬度(图6A)和高海拔(图6B)迁移的适应策略,这与全球变暖驱动物种分布偏移的规律一致。
保护启示
研究划定了54,500km2的长期稳定区(图7),其中45.8%位于现有保护地内。建议优先保护霍尔木兹甘省北部新兴适生区,同时建立微型植物保护区(PMRs)应对栖息地碎片化。该成果不仅为Z. majdae的保护提供精准导航,其"环境变量筛选-模型优化-保护规划"的研究范式,也为其他地中海气候区特有植物的气候变化应对策略树立了标杆。正如作者强调:在RCP8.5路径下,2070年高适生区将回缩至当前水平的95%,这种"先增后减"的非线性变化警示我们——气候政策的迟滞可能使保护窗口期转瞬即逝。
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