《Biology》:Predicting Potential Suitable Habitats of Four Alisma Species in China Under Climate Change Scenarios
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气候变化可改变物种的潜在分布格局,药用植物对环境变化的响应直接关系到资源保护和适宜栽培区的规划。利用最大熵模型(MaxEnt),研究人员将四种泽泻属植物(Alisma canaliculatum、A. gramineum、A. orientale和A. pla
气候变化可改变物种的潜在分布格局,药用植物对环境变化的响应直接关系到资源保护和适宜栽培区的规划。利用最大熵模型(MaxEnt),研究人员将四种泽泻属植物(Alisma canaliculatum、A. gramineum、A. orientale和A. plantago-aquatica)的分布记录与气候、地形、土壤和人类活动变量相结合,预测了它们在当前条件下以及三个共享社会经济路径(SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5)下两个未来时期(2041–2060年和2081–2100年)的潜在适宜生境。研究检验了两个假说:(1) 热生态位较窄的物种对气候变化更敏感;(2) 近缘物种在主导环境因子和空间响应上表现出显著分化。所有模型均显示出良好的预测性能(AUC>0.9)。物种间主导环境因子差异显著:A. canaliculatum和A. orientale主要受温度相关变量约束,而A. gramineum和A. plantago-aquatica则与人类活动强度和降水相关变量关系更密切。与假说一致,A. orientale的潜在适宜生境预计变化最强烈,而A. gramineum的潜在适宜生境保持最稳定。在高排放情景下,A. canaliculatum的潜在适宜生境预计向北迁移,同时总适宜面积增加。A. orientale和A. plantago-aquatica表现出内部生境重组,其特征为低适宜面积收缩和高适宜面积扩张。这些发现阐明了近缘物种的生态位分化格局,并识别了生境适宜性可能保留、丧失或获得的区域,从而为未来气候变化下这些药用植物的适应性管理和保护规划提供了科学基础。
泽泻属(Alisma)隶属泽泻科,全球约11种,中国分布6种,多为水生或沼生草本,具有重要的药用、食用和生态价值。其中A. canaliculatum、A. gramineum、A. orientale和A. plantago-aquatica在我国分布记录较丰富,且是传统药材“泽泻”等的来源。然而,全球气候变化正在改变物种地理分布格局,准确预测药用植物对未来气候的响应,对制定资源保护策略和科学划分栽培区域至关重要。以往对泽泻属的研究多集中于系统发育、化学成分和药理活性,缺乏对潜在适宜生境在气候变化情景下的系统评估。为此,研究人员提出两个假说:(1)热生态位较窄的物种对气候变化更敏感;(2)近缘物种在主导环境因子和空间响应上存在显著分化。研究旨在从基础层面揭示决定四种泽泻属空间分布的环境因子差异及未来气候情景下的空间和生态位响应差异,从应用层面识别适宜性保留、丧失或获得区域,为保护栽培规划提供科学依据。
研究人员基于四个物种的分布记录和气候、地形、土壤、人类活动变量,运用MaxEnt模型预测当前与未来气候情景下的潜在适宜生境。结果显示模型性能优良;各物种主导环境因子和未来响应显著不同,支持了上述假说。研究阐明了近缘物种的生态位分化,识别了不同区域的生境适宜性变化趋势,为适应性管理和保护规划提供了科学基础。
在技术方面,研究人员从全球生物多样性信息机构(GBIF)、中国数字植物标本馆和中国植物图像库等数据库获取分布记录,经去重和5 km空间稀疏化后,分别获得A. canaliculatum 91个、A. gramineum 80个、A. orientale 337个、A. plantago-aquatica 443个有效分布点。环境数据包括WorldClim的19个生物气候变量、由数字高程模型(DEM)提取的地形变量、世界土壤数据库(HWSD)的土壤变量以及全球人类影响指数。通过Pearson相关分析(|r|≥0.8)和Jack