气候变化是否威胁到极度濒危树种大叶桃花心木（*Swietenia macrophylla*）和西班牙杉（*Cedrela odorata*）在厄瓜多尔的栖息地分布？

《Trees, Forests and People》：Is climate change threatening the habitat distribution of the critically endangered tree species Swietenia macrophylla and Cedrela odorata in Ecuador?

　　

*Swietenia macrophylla* 与 *Cedrela odorata*（楝科，Meliaceae）是厄瓜多尔列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）的热带木材树种，因其具有极高的商业价值和广泛的国际贸易。因此，由于选择性采伐和气候变化，这两个物种种群数量大幅下降。在此背景下，评估其在未来气候情景下的潜在分布，对于制定受威胁木材树种的有效保护和管理策略至关重要。本研究基于仅经实地验证的野外出现数据，首次在厄瓜多尔全国范围内评估了 *S. macrophylla* 和 *C. odorata* 当前及未来的气候适宜性。研究利用加权集成物种分布模型（EM_wmean），其中 *S. macrophylla* 使用90个存在点和1196个不存在点，*C. odorata* 使用244个存在点和1179个不存在点。两个物种的模型表现均较高，表明预测精度稳健，且与降水相关的变量被确定为塑造这两个分类群分布的主要气候因子。未来气候预测显示，*S. macrophylla* 的气候适宜栖息地将出现严重缩减，到2080年在两种排放情景下高度适宜区域将完全丧失。同样，*C. odorata* 预计将经历显著的栖息地破碎化，并在厄瓜多尔亚马逊地区几乎完全丧失高度适宜栖息地。经校验的集成模型为未来气候变化情景下CITES列入木材树种的长期监测、保护规划和可持续管理提供了稳健的空间基线。

# 气候变化下厄瓜多尔极度濒危树种大叶桃花心木与西班牙杉栖息地分布风险评估研究解读

## 研究背景与科学问题

大叶桃花心木（*Swietenia macrophylla*）与西班牙杉（*Cedrela odorata*）隶属于楝科（Meliaceae），是全球最具商业价值的热带木材树种之一，其木材品质优异，广泛用于高端细木工和家具制造。然而，长期的选择性采伐、栖息地破碎化及过度开发利用导致两个物种种群显著衰退。厄瓜多尔分别于2003年将 *S. macrophylla* 列入CITES附录，并将 *C. odorata* 列入CITES附录II，以规范其国际贸易。在厄瓜多尔境内，*S. macrophylla* 仅分布于亚马逊地区海拔230–800 m的范围内，最集中区域位于帕斯塔萨省西部及纳波省阿拉胡诺河流域；*C. odorata* 则天然分布于亚马逊地区海拔1,100 m以下区域，安第斯山脉以西低地天然生长的雪松属于近期新描述的近缘种 *Cedrela brevicarpa* 和 *C. angusticarpa*。尽管此前已有区域性或新热带尺度的分布模型研究，但厄瓜多尔境内基于实地验证出现数据的全国性物种分布模型研究尚属空白，尤其是 *C. odorata* 在全国尺度的分布特征尚未被系统刻画。因此，此项研究旨在利用经过验证的野外出现数据，结合集成物种分布模型，评估气候变化情景下这两个CITES列入树种在厄瓜多尔的当前及未来潜在分布，为保护规划、森林管理和政策制定提供关键基线信息。

## 研究内容与主要技术方法

研究人员收集了厄瓜多尔国家森林评估（Evaluación Nacional Forestal del Ecuador, ENF）的系统抽样数据，以及政府保护与森林管理项目的调查数据。ENF采用分层随机抽样设计，基于1 km × 1 km网格设置L形样地簇，每簇包含3个60 m × 60 m样方，记录胸径（DBH）≥10 cm的所有乔木；未记录到目标树种的样地被视为真实不存在点。经空间去重和筛选后，最终建模数据集包含 *S. macrophylla* 90个存在点与1,196个不存在点，*C. odorata* 244个存在点与1,179个不存在点。研究从WorldClim v2.1获取15个生物气候变量，并利用厄瓜多尔国家气象与水文研究所（INAMHI）的历史气象记录进行局地校准，统一至500 m分辨率。通过逐步方差膨胀因子（VIF）分析剔除共线性变量，最终保留7个独立预测因子（bio_3, bio_4, bio_7, bio_11, bio_13, bio_14, bio_15）。建模采用10种算法：广义线性模型（GLM）、广义加性模型（GAM）、梯度提升机（GBM）、分类树分析（CTA）、人工神经网络（ANN）、表面范围包络（SRE/BIOCLIM）、灵活判别分析（FDA）、多元自适应回归样条（MARS）、随机森林（RF）和最大熵（MAXENT）。基于真实存在-不存在数据直接校准，不生成伪不存在点。采用两层级验证框架：先将存在数据按70%校准、30%独立留出集分层划分；随后在70%校准分区内进行10次重复内部交叉验证，保留TSS≥0.7的模型运行，构建加权平均集成模型（EM_wmean）。未来气候数据采用CMIP6框架下7个全球环流模型（GCM）的中值共识集成，覆盖SSP1-2.6（低排放）和SSP5-8.5（高排放）两种社会经济共享路径，时间窗口为2041–2060年和2081–2100年。

## 研究结果

### 模型表现与验证

*S. macrophylla* 的集成模型EM_wmean取得TSS=0.86、ROC/AUC=0.97、Kappa=0.86、Accuracy=0.98的优异预测性能；*C. odorata* 的EM_wmean达到TSS=0.76、ROC/AUC=0.94、Kappa=0.67、Accuracy=0.91。两个集成模型均优于大多数单一算法的平均表现，显示出更高的预测稳定性与不确定性降低效果。

### 变量重要性及生态响应

对于 *S. macrophylla*，最干旱月降水量（bio_14）是影响其分布的最重要变量，其次为温度季节性（bio_4）和等温性（bio_3）；边际响应曲线显示，旱季月降水量低于150 mm时存在概率急剧下降，反映其对旱季水分胁迫的高度敏感性。对于 *C. odorata*，降水季节性（bio_15）是最关键的决定因子，其次为最冷季度平均温度（bio_11）和最干旱月降水量（bio_14），其适宜性限制在中等季节性水平，并明显表现出对极端水文常数或过度变异的回避。两个物种的适宜性均随温度季节性（bio_4）升高而增加，但 *S. macrophylla* 在等温性（bio_3>80%）较高时适宜性显著上升，而 *C. odorata* 则呈现出狭窄的单峰热阈值（bio_11约22–24°C，bio_7约10–12°C）。

### 当前栖息地适宜性格局

当前气候条件下，*S. macrophylla* 的高适宜区（0.6–1.0）严格局限于厄瓜多尔中东部亚马逊的帕斯塔萨省，面积约1,035 km2，其余大部分亚马逊地区为中低适宜或不适宜。*C. odorata* 则呈现更广泛的分布，覆盖莫罗纳-圣地亚哥、奥雷亚纳和苏昆比奥斯省，高适宜区总面积约46,740 km2，适宜区跨越约3°纬度梯度，但适宜性斑块较 *S. macrophylla* 更为破碎。

### 未来气候情景下的栖息地变化

到2050年，在SSP1-2.6和SSP5-8.5两种情景下，*S. macrophylla* 的气候适宜栖息地均出现严重缩减，几乎完全限制在极低适宜性等级（0.0–0.2）。到2080年，两种排放情景下高度适宜区域完全丧失。*C. odorata* 的预测显示较高的空间变异性：SSP1-2.6情景下亚马逊部分地区仍保留中等适宜性，而SSP5-8.5情景下适宜区域大幅收缩，亚马逊种群破碎化加剧。丧失最严重的区域集中在低地亚马逊和安第斯山东坡，这些区域当前的气候条件对温度和降水格局的未来变化更为脆弱。

## 讨论与结论

研究证实，加权集成模型（EM_wmean）结合真实不存在点数据与严格的验证流程，能够稳健预测CITES列入树种的气候适宜性。*S. macrophylla* 受旱季水分可得性的强烈限制，其高气候专一性导致到2080年适宜栖息地的完全丧失；*C. odorata* 对降水季节性的依赖使其分布较广但更破碎，高排放情景下面临严重的种群破碎化，而低排放情景下仍存在边缘适宜区的存续窗口。研究人员指出，未来气候适宜区不必然被种群占据，物种扩散能力、繁殖个体可得性和景观连通性均为限制因素。研究建议加强CITES法规执行、促进社区可持续采伐实践，并结合迁地保护（种子库和遗传资源保存）支持长期物种保育。该研究基于实地验证数据，首次在厄瓜多尔全国尺度提供了两个CITES列入木材树种的气候变化影响综合评估，为长期监测、保护规划和可持续管理提供了稳健的空间基线。