《Biodiversity and Conservation》：Climate change and conservation of threatened tree species in the Doce River Basin: an ecological niche modeling approach
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热带森林，特别是大西洋森林，是地球上生物多样性最丰富且受威胁最严重的生态系统之一。强烈的破碎化、历史性的森林砍伐和气候变化损害了其完整性，并危及特有和稀有物种。在多西河流域（DRB），一个位于巴西东南部的生物多样性热点，由于牧场和采矿的扩张以及2015年的马里
热带森林，特别是大西洋森林，是地球上生物多样性最丰富且受威胁最严重的生态系统之一。强烈的破碎化、历史性的森林砍伐和气候变化损害了其完整性，并危及特有和稀有物种。在多西河流域（DRB），一个位于巴西东南部的生物多样性热点，由于牧场和采矿的扩张以及2015年的马里亚纳灾难，情况更加严峻。了解未来气候如何影响该地区受威胁树种的存续至关重要。本研究评估了气候变化情景对DRB中26种稀有和/或受威胁树种分布的影响。研究人员使用物种分布模型（SDMs），结合算法（GLM、RDF、SVM、MaxEnt）在SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下为2050年和2090年构建共识集成模型。气候、地形和土壤变量作为预测因子，其中气候解释了大部分环境变异。在26个物种中，19个预计将失去超过75%的适宜区域，对于分布范围狭窄和特化的物种如Handroanthus arianeae和Grazielodendron rio-docensis，局部灭绝可能发生。与成熟森林和湿润小气候相关的物种受影响最严重，而一些泛化物种表现出韧性，维持或扩大了适宜区域。尽管所有物种在保护区（PAs）内保留了一些适宜栖息地，但结果表明当前的保护区网络对于长期保护是不够的。需要补充策略，如辅助迁移、栖息地连通性和基于气候预测的优先区域识别。本研究为旨在保护DRB受威胁植物区系的政策和土地利用规划提供了关键见解。
**论文解读：气候变化对多西河流域受威胁树种分布的影响与保护策略**
**研究背景、存在问题及研究必要性**
热带森林，特别是大西洋森林（Atlantic Forest），是地球上生物多样性最丰富且受威胁最严重的生态系统之一。强烈的破碎化、历史性的森林砍伐和气候变化已损害其生态完整性，并危及大量特有和稀有物种。多西河流域（Doce River Basin, DRB）位于巴西东南部，是大西洋森林中的一个生物多样性热点，但该区域因牧场扩张、采矿活动及2015年Fund?o尾矿坝坍塌事故（马里亚纳灾难）而面临更为严峻的生态压力。然而，目前缺乏对未来气候变化如何影响该地区受威胁树种存续的系统性理解，尤其是当前保护区（Protected Areas, PAs）网络是否能在气候变暖背景下提供长期保护尚不明确。因此，亟需开展研究评估气候变化对DRB中稀有和受威胁树种的分布影响，为区域保护规划与政策制定提供科学依据。
**研究内容、结论与意义**
研究人员以DRB中26种稀有和/或受威胁树种为对象，利用物种分布模型（Species Distribution Models, SDMs），结合四种算法（广义线性模型GLM、随机森林RDF、支持向量机SVM、最大熵模型MaxEnt）构建共识集成模型，并基于IPCC第六次评估报告中的共享社会经济路径SSP3-7.0（中等减排）和SSP5-8.5（高排放）情景，预测2050年和2090年的分布变化。结果表明，19个物种（占73%）预计将失去超过75%的适宜栖息地，其中分布范围狭窄和特化的物种如Handroanthus arianeae和Grazielodendron rio-docensis面临局部灭绝风险；与成熟森林和湿润小气候相关的物种受影响最严重，而一些泛化物种表现出韧性，维持或扩大了适宜区域。尽管所有物种在现有保护区内仍保留部分适宜栖息地，但保护区网络对长期保护而言不足，需辅以辅助迁移、栖息地连通性提升及基于气候预测的优先区域识别等策略。该研究为DRB受威胁植物区系的保护政策与土地利用规划提供了关键见解，论文发表在《Biodiversity and Conservation》。
**关键技术与方法**
研究采用物种分布模型（SDMs）集成方法，结合四种算法（GLM、RDF、SVM、MaxEnt），在IPCC AR6的SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下，利用三个全球气候模型（CanESM5、MIROC6、BCC-CSM2-MR）预测2050和2090年分布。环境变量包括气候变量（WorldClim数据库，如最冷季度平均温度bio11、降水季节性bio15、年温度范围bio07）、地形变量（EarthEnv，如地形粗糙度指数TRI、坡向）和土壤变量（SoilGrids，5–30 cm深度平均，如土壤pH）。样本数据来源：LEEP数据库（维索萨联邦大学）、TreeCo数据库、补充采样（22个森林样地，每样地0.1 ha，记录胸径≥15 cm的树木）、speciesLink和GBIF地理参考标本数据。模型评价采用K折交叉验证（k=5），基于MAX_KAPPA指标构建集成，并使用主成分分析（PCA）降维。通过Mahalanobis距离进行多元新颖性分析，评估未来气候条件的非相似性。
**研究结果**
- **环境变量贡献**：主成分分析（PCA）前五个主成分解释79%的环境变异。贡献最大的变量为气候变量：最冷季度平均温度（bio11）、降水季节性（bio15）和年温度范围（bio07），其次为地形变量（TRI、坡向）和土壤pH（phh2o），表明气候是驱动物种分布的主要因素，但局部地形和土壤条件也起过滤作用。
- **适宜性变化总体趋势**：未来气候情景下，多数物种当前适宜栖息地预计收缩。19个物种（73%）属于严重衰退组，在至少一种情景下保留≤25%的当前适宜范围；3个物种（12%）呈中等衰退（保留26%–75%）；2个物种（8%）呈适度衰退（保留76%–99%）；2个物种（8%）预计维持或扩大适宜范围。部分物种如H. arianeae和G. rio-docensis的适宜栖息地减少至不足当前面积的1%，甚至出现局部灭绝。
- **物种特异性响应**：与成熟湿润森林相关的物种（如Handroanthus arianeae）衰退最严重；泛化物种如Z. tuberculosa和A. leiocarpa也出现显著损失；而C. odorata和H. ovata等物种预计扩大适宜区域，但仍面临采伐等人类压力。适宜性增益主要出现在西部和南部高海拔地区，而东部低地（Espírito Santo州）可能成为气候避难所。
- **保护区分析**：零模型分析表明，保护区在气候稳定区域（?1类）的分布频率显著高于随机预期（p<0.001），但在栖息地损失（?2类）区域也显著偏高，而在适宜性增益（1类）区域显著偏低。这表明当前保护区网络虽能部分缓冲气候变化，但无法覆盖未来新出现的适宜栖息地，存在空间错配。
- **优先区域识别**：将气候避难所（维持频率）、增益和损失区域与当前土地利用叠加，发现气候避难所集中分布于流域东部（靠近河口）和西部高地的孤立保护区，这些区域的天然植被覆盖区域应优先保护；而增益区域中位于人类土地利用上的部分（如SSP5-8.5情景下2090年）应作为主动恢复的重点区域。中部-西部保护区内部出现大面积适宜性损失，表明现有保护区在未来可能失去气候有效性。
**讨论与结论总结**
讨论部分指出，气候变量（特别是最冷季度平均温度、降水季节性、年温度范围）是物种分布的主要驱动因子，但地形和土壤变量也影响局部环境过滤。多数受威胁物种因狭窄气候耐受性、依赖湿润稳定小气候及有限扩散能力而面临严重生境收缩。东部低地因更高年水分可用性和较低气候季节性可能成为关键气候避难所，而西部高海拔区域因较低温度可能提供补偿性增益。然而，景观破碎化限制了物种的自然迁移，加剧了灭绝风险。当前保护状态评估（如“Least Concern”）可能低估未来气候风险，需将气候预测纳入保护评估。保护区虽在维持气候稳定区域方面有积极贡献，但无法完全保障未来生物多样性，因新适宜栖息地多位于保护区外。因此，建议在维持现有保护区基础上，结合生态恢复、扩大保护区网络向气候稳定区域、建立生态廊道、迁地保护、种子库及辅助迁移等策略，优先在长期气候避难所区域实施行动。最后，模型存在不确定性，如未考虑生物相互作用、局部适应等，且模型仅基于大西洋森林种群，对跨生物区物种的预测需谨慎解读。研究结论强调：预测的生境损失应视为增加的气候脆弱性指标而非确定性灭绝预测，即使在严重衰退情景下，保护干预措施仍可增强物种存续，应成为DRB生物多样性保护的优先事项。
