气候变化下西非饲料树种地理分布格局的响应机制与保护策略研究

本研究针对西非牧场景观中两种关键饲料树种Cordyla pinnata和Boscia senegalensis，通过MaxEnt模型预测其在气候变化下的分布动态。结果表明，最湿季度降水量(Bio16)、最冷季度降水量(Bio19)和最低温(Bio6)是影响物种分布的关键因子，未来适宜生境将扩张40%，但部分现生境可能退化。研究为西非农牧系统可持续性提供了科学依据，对生物多样性保护和气候适应策略制定具有重要意义。

　　

在西非广阔的牧场景观中，饲料树种扮演着维系畜牧业和生态平衡的双重角色。然而，气候变化与人类活动的双重压力正威胁着这些关键物种的生存。Cordyla pinnata（一种豆科乔木）和Boscia senegalensis（山柑科灌木）作为当地牲畜干季重要饲料来源，其果实和枝叶支撑着数百万农牧民的生计。但令人担忧的是，这些物种的分布格局如何响应气候变迁，至今缺乏系统研究。面对全球变暖导致的温度上升和降水模式改变，以及过度放牧、土地开垦等人类干扰，西非农牧系统的韧性正受到严峻挑战。

为揭示这一问题，来自Wascal/非洲气候变化与可持续农业卓越中心的研究团队在《Trees, Forests and People》发表了一项开创性研究。他们采用物种分布模型（Species Distribution Modelling, SDM）中的最大熵模型（MaxEnt），结合306条C. pinnata和2327条B. senegalensis的分布记录，以及19个生物气候变量，预测了当前至2100年两种物种在布基纳法索的适宜生境变化。研究特别纳入两个全球气候模型（HadGEM3-GC31-LL和MIROC6）和两种共享社会经济路径（SSP245和SSP585），以涵盖不同气候变化情景。

关键技术方法包括：通过全球生物多样性信息设施（GBIF）和实地调查获取物种分布数据；使用WorldClim数据库的生物气候变量和FAO土壤数据；采用方差膨胀因子（VIF）筛选变量以减少多重共线性；通过刀切法（Jackknife test）评估变量重要性；利用受试者工作特征曲线下面积（AUC）和真实技能统计量（TSS）验证模型精度。

3.1. Model performance and key environmental variables

模型表现出极高预测力，C. pinnata和B. senegalensis的AUC值分别达0.92和0.86，TSS值分别为0.76和0.68。关键环境变量分析显示：C. pinnata的分布主要受最干季度平均温度（Bio9）、年降水量（Bio12）、最湿季度降水量（Bio16）和最干季度降水量（Bio17）影响；而B. senegalensis对最湿季度降水量（Bio16）、最冷季度降水量（Bio19）和海拔变化更为敏感。

3.2. Distribution of the two species under current and future climate change

当前布基纳法索仅有8.14%国土（22,290.48 km2）适合C. pinnata保护，而B. senegalensis的适宜区达33.36%（91,400.82 km2）。未来预测表明：到2070-2100年，两种物种的适宜生境均将扩张约40%，且低适宜区向高适宜区转化趋势显著。但值得注意的是，部分当前适宜区可能在未来变得不适宜，特别是C. pinnata的中度适宜区预计减少87%以上。分布中心点分析显示，两种物种的适宜区均向苏丹植被带移动，揭示了气候变化导致的生态位迁移规律。

4.1. Model performance and variable contribution

研究证实降水相关变量是驱动物种分布的关键因子，这与西非地区其他多用途树种的研究结论一致。B. senegalensis表现出对干旱环境的高度适应，其种子萌发机制可能与高温低湿条件密切相关；而C. pinnata更依赖湿润环境，幼苗建立过程易受资源竞争影响。

4.2. Current distribution of the two fodder species

当前适宜区分布格局反映了物种的气候生态位：C. pinnata集中分布于苏丹-萨赫勒过渡带，而B. senegalensis更适应萨赫勒干旱区。与西非其他多用途树种相比，这两种饲料树的适宜区比例相对较小，凸显了保护紧迫性。

4.3. Distribution of the two fodder species under future climatic projection

未来情景下，虽然总体适宜区呈现扩张趋势，但中度适宜区的显著减少揭示了气候变化对物种生态位的复杂影响。这种变化可能与耕地扩张、城市化等人类活动压力叠加，形成复合威胁。研究还发现不同气候模型间存在预测差异，MIROC6模型下B. senegalensis的适宜区增长更为显著。

该研究首次系统揭示了气候变化对西非关键饲料树种分布格局的影响机制。通过整合多模型、多情景分析，证明尽管总体适宜区呈现扩张趋势，但物种分布中心将向苏丹植被带迁移，且生境质量格局发生显著重组。这一发现对制定适应性保护策略具有重要指导意义：建议优先保护现有适宜区，通过人工驯化扩大种群规模，并建立跨国的生态廊道以促进物种自然迁移。研究采用的MaxEnt模型框架和变量筛选方法为类似研究提供了范式，而关于降水因子主导作用的结论刷新了对干旱区物种分布驱动机制的认知。未来研究需整合更多生态因子和人为干扰变量，以提升预测精度，为西非农牧系统应对气候变化提供更全面的科学支撑。