气候变化下武夷山脉柏木分布格局演变与保护策略研究

《Ecology and Evolution》：Conservation Challenges and Opportunities for Fokienia hodginsii in the Wuyi Mountains Under Climate Change and Human Influence

本文通过比较最大熵模型（MaxEnt）、随机森林（RF）等四种物种分布模型（SDMs），系统评估气候变化和人类活动对武夷山脉特有濒危针叶树种柏木（Fokienia hodginsii）适宜生境的潜在影响。研究发现MaxEnt模型预测效能最佳（AUC=0.973），气候因子（尤其是温度年较差bio7）贡献度达90.9%，预示在高排放情景（SSP585）下柏木适宜生境将萎缩97.6%。研究为亚热带森林生态系统适应性保护提供了关键科学依据。

　　

引言

作为具有重要观赏、药用和生态价值的第三纪孑遗针叶树种，柏木（Fokienia hodginsii）在气候变化背景下的分布风险尚未被充分揭示。武夷山脉作为生物多样性热点区域，其独特的亚热带森林生态系统正面临气候变暖和人类活动的双重压力。本研究通过整合多源环境数据，构建物种分布模型以量化柏木对环境因子的响应机制，并预测其未来分布格局演变。

材料与方法

研究区域涵盖广义的武夷山脉范围，从全球生物多样性信息数据库（GBIF）和中国虚拟植物标本馆（CVH）获取143个有效分布点。环境变量包括WorldClim v2.1的19个气候因子、Harmonized World Soil Database的15个土壤变量以及人类足迹指数（HF）。通过相关性分析（|r|>0.85）和置换重要性评估，最终保留10个核心变量用于构建MaxEnt、RF、BRT和GLM模型。采用5折交叉验证，以AUC、TSS和Kappa系数为指标优选模型，并基于SSP126（可持续路径）和SSP585（高排放路径）情景预测2090s时期生境变化。

结果

模型性能比较显示，MaxEnt模型具有最优判别能力（AUC=0.973，TSS=0.704）。气候变量贡献度占主导地位（90.9%），其中温度年较差（bio7）重要性达47.6%，其次为昼夜温差（bio2，17.3%）和最干月降水（bio14，14.8%）。人类足迹指数贡献8.9%，而土壤因子影响微弱（<1%）。响应曲线表明柏木适宜生境对应温度年较差25°C、昼夜温差0-7.5°C的生态位。

当前气候条件下（1970-2000年），柏木高适宜生境面积达96,458.9 km²，主要分布于武夷山脉中南部。至2090s时期，SSP126情景下高适宜区小幅缩减至90,914.4 km²，而SSP585情景下生境丧失率达97.6%，仅存6,034.7 km²。空间上表现为南部和北部生境严重破碎化，人类活动高强度区仅存36.7%稳定生境（SSP126）。通过异质性指数（DI）和适用区域（AOA）框架评估，模型预测不确定性较低（SD<0.03），结果稳健。

讨论

气候因子的主导作用印证了生态位保守性假说，柏木对温度波动（特别是冬季霜冻）的敏感性可能限制其分布边界。尽管该树种对酸性砂壤土具有适应性，但土壤因子的次要作用提示气候变化是未来分布的主要驱动力。人类活动通过造林、旅游等干预可能创造异质化生境，但无法抵消高排放情景下的气候胁迫。

研究局限性在于未考虑土壤动态变化和具体人类活动类型，且经济价值评估不足。建议将气候预测纳入保护规划，通过辅助迁移、种子库等措施增强物种韧性。针对武夷山国家公园，应重点关注缓冲带和过渡区的生境管理。

结论

MaxEnt模型有效揭示柏木分布以气候驱动为主的核心机制，预示未来气候变暖将导致其适宜生境急剧萎缩。研究成果为亚热带珍稀树种保护提供科学依据，强调需制定兼顾生态效益与区域经济发展的适应性策略。