摘要
日益多变且极端的天气状况可能使生物体超出其生理上的温度或水分耐受范围，从而限制它们的生存区域，影响其地理分布和生物多样性格局。例如，生物体通常在分布范围的边缘处于生理极限状态，在这种多变且极端的条件下可能无法存活。然而，气候变率与极端天气如何决定大陆尺度的物种分布及生物多样性格局仍不明确。在此，我们将2004年至2024年间数亿条公民科学项目记录的鸟类观测数据与高分辨率的年度气候变率及极端天气风险地图相结合，通过2901个独立模型，分析了这些因素如何影响535种北美鸟类的夏季和冬季分布及生物多样性格局。我们发现，那些考虑了气候变率或极端天气风险的物种分布模型，在预测220个调查较为充分的地区的物种丰富度及个体物种存在情况时，表现优于其他模型。与仅基于气候平均值的模型相比，这类模型预测的地理分布范围更窄，尤其是在分布范围边缘，当纳入气候变率及极端天气变量后，物种的分布范围在夏季平均缩短6%，冬季则缩短10%。这两种季节都观察到了这种效应，但在冬季更为明显，因为冬季的短期天气变率高于夏季。当考虑气候变率或极端天气因素时，物种丰富度的估算值显著降低，尤其是在极易出现极端高温、寒冷和干旱的美国西南部及中部大平原地区（物种数量最多可减少35种）。我们的研究结果表明，那些能够综合考虑气候变率及极端天气因素、更具机制依据的生物多样性预测方法，对于准确预测物种分布及生物多样性格局至关重要。
声明
代码获取方式：本研究的代码可通过Github获取，地址为https://github.com/jeremy-cohen/extreme-sdms。
利益冲突
作者声明不存在任何利益冲突。
数据可用性说明
本研究使用的数据可通过eBird网站获取，地址为www.ebird.org。环境数据可从CHELSA网站（https://chelsa-climate.org/）或MODIS网站（https://lpdaac.usgs.gov/products/mod11a1v006/）下载。AVONET物种特征数据可在https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ele.13898获取。SDM模型的输出表格及物种列表则可在https://datadryad.org/dataset/10.5061/dryad.47d7wm3w9找到。
