《Ecography》：Modeling climate adaptive habitat connectivity for conservation planning in Colombia
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为了在全球变化下保持有效性，保护决策必须预判气候变迁、物种对气候变化的响应以及追踪适宜气候所需的扩散路径。然而，大多数生态连通性评估并未考虑景观将如何变化，或者即使考虑，也仅关注单一未来时间点，这可能会遗漏关键中间状态和气候驱动扩散的逐步路径。研究人员开发并应
为了在全球变化下保持有效性，保护决策必须预判气候变迁、物种对气候变化的响应以及追踪适宜气候所需的扩散路径。然而，大多数生态连通性评估并未考虑景观将如何变化，或者即使考虑，也仅关注单一未来时间点，这可能会遗漏关键中间状态和气候驱动扩散的逐步路径。研究人员开发并应用了一个基于轨迹的、气候适应性连通性框架，针对哥伦比亚294种预计将保留可进入未来栖息地的陆生哺乳动物。在此，气候适应性连通性是指由随时间变化的气候适宜性驱动的潜在连通性。研究人员复制了来自BioModelos的专家验证物种分布模型（SDMs），以估算基线和未来栖息地适宜性（1970–2000年；2021–2040年、2041–2060年、2061–2080年、2081–2100年），并考虑三种情景（SSP126、SSP370、SSP585）。对于每个物种，研究人员运行了全向电路理论连通性模型（Omniscape），并采用物种特异性扩散距离和基于栖息地适宜性的传导面。研究人员跨多个未来时间步投影连通性，然后在每个终点累积所得的连通性值。这种多步评估揭示了哥伦比亚中部反复破坏潜在气候追踪路径的暂时性连通性屏障，而这些屏障被仅评估终点的分析所遗漏。随后，研究人员将所有物种的聚合连通性分类为运营类型，代表气候连通性支持的不同模式，以支持国家行动。在SSP126下，支持和阻碍连通性的区域交织并聚集在哥伦比亚西北部，可能反映了安第斯气候梯度，且保持相对稳定。在更高排放下，连通良好的区域向安第斯山脉收缩，屏障热点转移，表明连接哥伦比亚亚马逊和安第斯山脉的一个中央热点可能从促进者转变为障碍。与仅评估终点的单步评估相比，多步方法揭示了在中间时期出现且可能被遗漏的短暂但关键的连接，为土地保护和恢复提供了可操作的指导。
在全球变化背景下，生物多样性和生态系统过程正面临气候与土地利用变化的双重压力。物种栖息地持续向气候适宜区移动，且这些区域往往不邻近现有分布范围。若保护措施仅聚焦当前栖息地，可能使物种丧失追踪气候的机会。同时，农业、能源和城市化等新开发活动一旦破碎化潜在路径，恢复景观渗透性将极为困难。气候变化还可能触发景观变化的临界点，使生态响应呈非线性加速且难以逆转。因此，保护规划需要前瞻性地识别通往未来气候适宜区的潜在连通性，并在关键转变发生前加以保障。然而，现有连通性研究大多模拟当前或单一未来时间点的静态连通，忽略了中间时间步中短暂但关键的通路，而这些通路可能决定物种能否沿完整气候轨迹成功迁移。针对这一方法论缺口，研究人员以哥伦比亚为案例，开展了基于多时间步的气候适应性连通性建模与分类研究，旨在回答两个问题：考虑中间时间步是否能揭示被终点式评估遗漏的暂时性连通模式；不同的物种连通性聚合方式如何凸显互补的群落级保护优先级。该研究发表于《Ecography》。
研究人员利用BioModelos平台提供的专家验证物种分布模型（SDMs），对哥伦比亚294种陆生哺乳动物进行了基线（1970–2000）及四个未来时期（2021–2040、2041–2060、2061–2080、2081–2100）的栖息地适宜性预测，并覆盖三种共享社会经济路径情景（SSP126、SSP370、SSP585）。随后，采用全向电路理论连通性模型Omniscape，以物种特异性扩散距离设定移动窗口半径，以连续适宜性作为传导面，逐时间步计算连通性并将其累积至终点，形成多时间步气候适应性连通性框架。最后，通过水文分析中的汇-峰检测与区域百分位阈值，将多物种集合连通性分为促进、高度促进、阻碍、高度阻碍和背景等类型，为保护行动提供空间明确的管理建议。样本队列来源于BioModelos数据库中的294种哥伦比亚陆生哺乳动物，不包括海洋和完全淡水物种，但保留了八种半水生物种。
研究结果包含三个部分。其一，**哥伦比亚哺乳动物物种分布**：研究人员基于BioModelos SDMs预测发现，基线条件下高物种丰富度集中于安第斯山脉科迪勒拉和哥伦比亚亚马逊，而马格达莱纳河谷等间安第斯山谷丰富度较低。在低排放情景（SSP126）下，到2081–2100年，98.9%的物种能够到达新的气候适宜栖息地；中间排放情景（SSP370）下该比例为94.6%；高排放情景（SSP585）下为91.8%。随着排放升高，每个时间步无法到达未来适宜栖息地的物种比例呈上升趋势。其二，**多时间步气候适应性连通性建模**：通过敏感性分析，研究人员确定了根据不同扩散距离选择块大小的规则，并在SSP126下比较了单时间步与多时间步模型结果。单时间步模型中，各时期高连通区域相互独立；多时间步模型则累积了跨时期的持久路径，并在哥伦比亚中部揭示了一个反复出现和消失的气候屏障，而单时间步模型无法捕捉这一动态。此外，以美洲狮Puma concolor为例，物种特异连通性热点并未在所有集合图中得到一致体现，表明集合图可能掩盖个别物种的特殊需求。三种集合方法（算术平均、几何平均、总和）产生了总体一致的走廊骨干，但在空间强调上有所差异：算术平均生成平滑的中高连通带；几何平均强调对大多数物种均表现良好的狭窄连续路径；总和则强化多物种叠加热点，例如安第斯地区在总和图中连通性高于亚马逊。其三，**哥伦比亚哺乳动物物种的连通性分类**：在SSP585情景下，几何平均集合在安第斯山脉及东部低地产生最宽的促进区域；算术平均更保守，促进区域较少而背景和阻碍区域较多；总和集合则集中形成紧凑的高度促进与高度阻碍斑块。至2081–2100年，三种集合的差异缩小，促进区域普遍收缩至山地，背景区域扩大。稳定区域（2021–2040与2081–2100分类不变）主要沿安第斯走廊分布，表明山区在强升温下仍是关键迁移路径。同时，中央哥伦比亚地区的阻碍区域先于2061–2080年转为高度阻碍，并在世纪末随邻近促进区域一同消失，说明恢复干预存在紧迫的时间窗口。
讨论部分强调，多时间步建模将时空动态整合进保护规划，能够区分持续支持气候追踪的稳定廊道与短暂出现或最终成为屏障的路段。基于水文思想的分类框架将连续连通性面转化为管理上可直接操作的类型，避免了任意阈值带来的偏差，并揭示了局部和区域尺度的结构。在哥伦比亚案例中，西北部安第斯山区是跨时期、跨情景的稳定气候追踪通道，应重点保护现有海拔梯度；东南部完整森林在低排放下维持良好连通性，主要管理策略是防止新破碎化；中央哥伦比亚作为连接安第斯与亚马逊的桥梁，其恢复窗口正在收窄，需尽早采取空间聚焦的行动，并与土地利用规划相协调。研究同时指出，结果受制于气候模型和SDM的关联性局限，未显式纳入生物互作、适应性和人为屏障，未来可整合物种性状、土地覆盖变化等要素。尽管存在局限，该研究证明多时间步气候连通性建模与简洁分类结合，能够揭示景观在何时何地支持或阻碍气候驱动迁移，且框架可推广至其他区域和类群。
研究结论是：尽管存在上述局限性，本研究表明，将多时间步气候连通性建模与一种简单、受水文启发的分类法相结合，可以揭示景观在何时何地支持或阻碍气候驱动的移动。该框架具有通用性，可转移到其他类群和地区，特别是在拥有高质量SDM和气候数据，且有兴趣在国家或大陆尺度绘制功能连通性的地方。随着保护规划日益需要预期和适应范围变化，将时间轨迹、空间模式和可操作分类联系起来的方法，对于设计在整个世纪内保持有效的策略至关重要。
