气候变化下Rubus sachalinensis全球潜在栖息地分布模拟

《Forests》：Modeling Potential Global Habitat Distribution of Rubus sachalinensis Under Climate Change

　　

Rubus sachalinensis为蒙古药用植物，因其高价值与抗逆性可作为树莓育种的重要资源。全球气候变化及人类采伐致其种群逐渐衰退。研究人员整合573条全球分布记录与22个气候及地形环境变量，经相关性筛选（相关系数r<0.8）保留11个变量构建最大熵(MaxEnt)模型。刀切法(jackknife)显示其分布主要受最暖季降水(bio18,43%)、最冷季均温(bio11,20.5%)、温度季节性(bio4,17.1%)及坡度(12.2%)驱动。该物种栖息地在末次间冰期最广，后缩减，至中全新世扩至4726.25×103 km2，现今达5293.45×103 km2，集中于中国东北、蒙古东部、俄罗斯东南及加拿大西部。未来SSP1_2.6与SSP5_8.5情景下均呈下降趋势，分布重心东移。环境变化致适宜区东移面积缩减，采伐加剧野生资源减少。古气候至未来恒定适宜区及收缩区资源需加强保护。研究为关键保护区识别与可持续采收提供重要数据。

研究背景方面，Rubus sachalinensis Levl.属蔷薇科悬钩子属，是传统蒙药重要原料，富含三萜、黄酮及酚酸类成分，具抗氧化、抗炎与抗菌活性，同时抗逆性强，是小型树莓育种的优良亲本。该物种在中国新疆、内蒙古、青海、吉林等海拔1000至2500 m湿润山坡、林缘及沟谷岩隙分布，但长期依赖野生采挖致资源枯竭，且全球变暖通过改变生长季、冬季积雪与春季干旱、花期物候等进一步压缩其分布。当前其1355个分布点虽已记录，但野生资源现状与气候变化影响缺乏系统评估，因此研究人员依托物种分布模型(SDM)理论，选用最大熵(MaxEnt)模型，贯通末次间冰期(LIG,120000–140000年前)、末次盛冰期(LGM,22000年前)、中全新世(MH,6000年前)、当代(1970–2000)与未来(2041–2060、2081–2100)多时段，模拟其潜在适宜栖息地动态，以服务于种质资源保护与人工栽培替代野生采挖。论文发表于《Forests》。

关键技术方法上，研究人员从全球生物多样性信息设施(GBIF)与中国虚拟标本馆(CVH)获取分布点，经去重、去栽培与误鉴记录后保留1355条，再用ENMTools按2.5′×2.5′网格抽稀至573条；环境层取WorldClim v2.1的19个生物气候变量加DEM、坡向、坡度3个地形变量，未来气候采用CMIP6下BCC-CSM2-MR模式与SSP1_2.6、SSP5_8.5两条路径；变量经Pearson相关(|r|<0.8保留)筛至11个入模；MaxEnt v3.4.4以75%训练、25%检验、千次迭代十重复运行，AUC评精度；ArcGIS重分类适宜度(>0.6高、0.3–0.6中、0.1–0.3低、<0.1不适)，SDM Toolbox算扩张、收缩、稳定、缺失及重心迁移。

研究结果部分，3.1节MaxEnt精度与环境贡献中，模型平均AUC 0.926，最暖季降水(bio18)贡献43%、最冷季均温(bio11)20.5%、温度季节性(bio4)17.1%、坡度12.2%，四者合计92.8%；响应曲线显示bio18最优180.37–413.93 mm(峰值281.58 mm)，bio11为?22.62至?7.00 °C，bio4为1137.91–1871.84，坡度>1.20°更宜。3.2节当前气候下，全球适宜区5293.45×10³ km²，高适宜448.59×10³ km²(8.47%)位于中国东北、蒙古东、俄东南、加西，中适宜2051.63×10³ km²(38.76%)，低适宜2793.23×10³ km²(52.77%)，总体覆盖北欧、北亚、北美北部及南美南部。3.3节历史动态中，LIG适宜区5540.37×10³ km²为今1.05倍；至LGM低适宜减26.00%、中适宜减11.76%、高适宜减3.84%；LGM至MH低适宜增12.94%、高适宜增2.65%、中适宜降3.02%，加拿大南部与中国南方出现扩展；MH至今高适宜增9.06%、中适宜增45.78%、低适宜降3.93%。3.4节未来情景中，2050s SSP1_2.6总面积5173.73×10³ km²(降2.26%)，高适宜降10.11%、中适宜降3.16%、低适宜扩3.65%；SSP5_8.5总面积降2.42%，高适宜为今98.36%、中适宜85.66%；2090s两路径续降，总面积分别降3.16%与2.42%。3.5节空间格局中，重心自古气候期位于蒙古Bayantes，今移至东哈萨克斯坦(75°36′22.23″E,51°16′47.48″N)；SSP1_2.6下2050s东移1059.44 km至86°32′35.36″E,50°7′0.57″N，2090s落81°36′46.10″E,51°3′58.86″N(位移481.94 km)；SSP5_8.5下2050s东南移759.09 km至83°27′12.00″E,50°37′11.38″N，2090s续东北移243.69 km至80°55′58.44″E,50°47′24.60″N，整体东移趋势明确。

讨论部分指出，温度与降水直接制约分布，bio18与bio11通过影响花期、株高、生物量及生殖分配起作用，Rubus sachalinensis较近缘R. idaeus更耐冷旱，坡度>4.8°利于生长且能耐受贫瘠陡坡，可作抗逆育种种质；未来分布东移但总面积变幅小，系宽生态位、BCC-CSM2-MR敏感性与中期尺度共同所致，SSP5_8.5下破碎化与迁移滞后风险更高，模型未计地理隔离与土地利用障碍故实际位移或小于预测；保护上需对收缩区就地保护、稳定区优先设保护区、扩展区辅助迁地引种，同时建种质圃、限采核心区、推人工栽培替代野生采挖。

结论部分翻译：研究人员利用分布数据与环境变量模拟Rubus sachalinensis全球潜在分布，降水与温度波动（尤其年温差与降水）为核心限制因子，增雨一定程度有利；栖息地末次间冰期最大，盛冰期缩、中全新世扩，今较中全新世大12%；未来SSP1_2.6与SSP5_8.5下均缩减且重心东移；含适宜等级的预测图可指导新区设立与引种复原选址。