提高生态位模型时间转移能力的方法研究

针对经典生态位模型模拟物种潜在分布时,模型转移能力较低,影响模拟准确性的问题,以MaxEnt模型为例,研究基于Spearman’s rho相关性系数的环境变量筛选,基于方差膨胀因子VIF的环境变量筛选和调节"Regularization Multiplier"模型参数,对模型时间转移能力("预测系数"|r_f|和"追溯系数"|r_b|)的影响。通过对比分析,提出了提高生态位时间转移能力的方法。利用美国阿肯色流域鲤鱼2个时期的分布数据与环境数据,验证了通过降低模型维度和复杂程度提高模型时间转移能力的有效性。结果表明:增大模型参数"Regularization Mutiplier"值对转移能力的提高最显著,但值过高,会使物种适生概率与环境变量的反应曲线过于平滑而导致信息丢失;而增大"Regularization Multiplier"值和VIF方法相结合,可以使得模型|r_f|和|r_b|均大于0.85。建议在保证模型自适应的基础上,将变量相关性分析与模型参数调节相结合,以提高模型的转移能力。本研究结果能够为生态位模型精度的验证和时间转移能力的提高提供借鉴经验。     

基于MaxEnt模型的突颊侧琵甲新疆潜在地理分布预测和主要影响因子分析

为有效预警和防控突颊侧琵甲Prosodes(Lioprosodes)dilaticollis Motschulsky发生,基于该物种分布数据、1950―2000年环境下生物气候数据和典型受害区土壤因子数据、气象数据等,采用MaxEnt模型对其在新疆的潜在地理分布及其主要影响因子进行预测和分析验证。结果表明:受试者工作特征曲线下面积(area under the ROC curve,AUC)都大于0.990,预测结果可靠。突颊侧琵甲的潜在分布区位于新疆天山一带,高、中度适生区分布在伊犁河谷草原和昌吉州玛纳斯县、呼图壁县草原及塔城地区沙湾县等地;刀切法得出降水量是影响其潜在地理分布的主要因素,特别是5、6、11、12月降水量的影响最大。该虫典型受害区的降水数据验证了分布概率响应曲线的准确性;土壤湿度在15%~30%范围时,30 cm处土壤湿度与虫口密度呈极显著弱正相关。表明降水作为影响草原土壤湿度、土壤含氧量的主要和直接因素,对不同生长期突颊侧琵甲生存起到重要作用。     

长江中下游地区滑坡的易发性评价——以江西省为例

[目的] 预测长江流域滑坡灾害分布情况,旨在开展隐患排查和危险评估,提升灾害的应对能力。[方法] 基于1 211个滑坡分布点数据和15个环境变量,通过MaxEnt模型对江西省的滑坡易发区分布进行预测,同时采用Jackknife检验评估15个环境变量对预测结果的重要程度,最终确定不同程度滑坡易发区的面积和分布以及影响滑坡灾害发生的主要环境变量。[结果] 江西省内极高、高和中易发区分别占全省总面积的29.6%,36.5%和23%。滑坡发生的概率以鄱阳湖平原为中心向四周呈现逐渐增加的趋势,集中分布在西部和南部的山地丘陵地带。海拔、坡度、植被归一化指数NDVI、年均降雨量和距离水系和道路的距离是影响滑坡发生和分布的主要环境变量,累积贡献率在83%以上。[结论] 江西省滑坡易发区的分布具有明显的空间差异性,主要分布在海拔较高、地质复杂和岩层节理裂隙发育的地区,降雨是滑坡发生的直接诱导因子。     

CMIP6气候变化情景下中国区域柑橘木虱潜在影响范围预估

从柑橘木虱适宜分布的生理机制、气候特性出发,基于1970−2000年气候环境数据和柑橘木虱分布资料,利用最大熵模型（MaxEnt）筛选得到影响柑橘木虱分布的七个关键气候环境因子,包括温度季节性变化标准差、最干月降水量、最冷季降水量、1月平均最高气温、9月平均最高气温、10月平均最高气温和8月平均最低气温。基于关键气候环境因子重构MaxEnt模型,结合CMIP6多模式气候变化情景数据,预估气候变化对柑橘木虱在中国的潜在分布影响。结果表明：CMIP6不同气候预测模式数据对预测柑橘木虱分布结果具有明显影响,其中CanESM5模式下柑橘木虱适生区面积整体最大,BCC-CSM2-MR模式下整体最小,表明单一模式具有较大的不确定性。多模式集合预测显示,2081−2100年柑橘木虱潜在适生区面积将较1970−2000年呈显著增加趋势,增幅从18.8%（SSP126情景）到55.7%（SSP585情景）,与辐射强迫等级呈明显正相关;尤其是潜在高适生区增幅最大,从78.3%（SSP126情景）到177%（SSP585情景）。柑橘木虱适宜分布北界将不断北移,至2081−2100年,北界将到达32°N（SSP126情景下）−37°N（SSP585情景下）,较目前实际发生北界（30°N）向北偏移2°～7°。研究结果表明气候变暖将对柑橘木虱在中国的扩散十分有利,严重威胁中国柑橘产区生态安全,各地特别是目前尚未发现柑橘木虱的地区需提高警惕,加强柑橘黄龙病检疫和防控。     

气候变化下红茴砂在中国潜在适生区的最大熵生态位模型预测

红茴砂是姜科茴香砂仁属多年生草本植物,我国仅在海南地区有自然分布,是具有很高药用价值的濒危植物。为了解红茴砂在未来气候变化下的潜在适生区及其主要环境影响因子,以期对红茴砂的保育提供科学指导,将45条红茴砂分布位点数据与20个环境因子相结合,运用最大熵生态位模型MaxEnt和ArcGIS软件模拟了当前气候和未来2050年RCP2.6和RCP8.5两种不同气候条件下红茴砂在中国的潜在分布区,并分析影响红茴砂分布的主导环境因子。结果表明：当前气候条件下,红茴砂适生区总范围在18°~32° N、27°~122° E,面积约为1.24×10⁶ km²,主要集中分布在海南、贵州、福建、广东、广西、云南等地;影响红茴砂地理分布的主导环境因子为最湿月降水量、最暖季度降水量、年均温度变化范围、最冷月份最低温、海拔和最热季度均温,累计贡献率达87%;在未来2050年RCP2.6和RCP8.5两种不同气候情景下,红茴砂适生区域丧失面积均达到95%以上,潜在分布区缩小到云南、四川、西藏、贵州和台湾这5个省区,新增区域主要在西藏东南部和四川中南部,同时潜在总适生区和高适生区的质心有向西北方迁移的趋势。     

基于 MaxEnt 模拟三叶海棠的地理分布

【目的】用已有的采集标本分布记录,模拟三叶海棠的地理分布。【方法】从中国4个标本馆获取三叶海棠的291个分布数据,从WorldClim网站下载1950-2000年生物气候数据,用最大熵模型(MaxEnt)模拟其地理分布。【结果】①三叶海棠的潜在分布地区有:巴基斯坦东北部;不丹中部、东北部;印度东北部;中国西藏东南部、河北省东北部和北京西部山区。②依据模拟分布值0.5～0.7标定的三叶海棠分布区域,排除其潜在分布区域,再结合这些区域的地理间隔性,从宏观景观上将三叶海棠的地理分布格局划分为4个区块:中国四川、甘肃、陕西三省交界地区;中国重庆大部分地区,贵州大部分地区,湖北西南部,湖南大部分地区,广西与贵州、湖南交界地区,江西,广东与湖南、江西交界地区,福建东北部,浙江大部分地区,安徽南部;韩国南部沿海地区;日本岛大部分地区。③刀切法检测表明,温暖季节平均降雨量对三叶海棠的分布增益贡献最大,三叶海棠喜生于温暖季节平均降雨量在450～800mm的地区。【结论】用MaxEnt模拟三叶海棠的地理分布有一定的准确性,反映出了三叶海棠基本的地理分布格局和潜在分布区域,并阐明了主导其地理分布的生物气候因子。     

Habitat restoration is the greatest challenge for population recovery of Hainan gibbons (Nomascus hainanus)

Hainan gibbons are among the world's most critically endangered primates, with a remaining population of only 35 individuals distributed across 5 social groups in the Bawangling Branch of the Hainan Tropical Rainforest National Park, China. Habitat conversion and forest fragmentation over the past 40 years have reduced their geographical distribution by 95%. In the absence of a quantitative assessment of the availability of remaining suitable habitat, it is unclear whether this species can survive to the end of this century. We used behavioral observations, ArcGIS, remote sensing, stereo optical imagery, and MaxEnt modeling to identify patterns of Hainan gibbon range use and compare changes in the distribution of suitable forest types and areas of forest fragmentation over the past 20 years (2000–2020). The results indicate that the combined range of the 5 extant Hainan gibbon groups totaled 14.89 km². The home range of the smallest group (Group E, 3 individuals) was 1.51 km², which likely represents the minimum home range size for this species. The remaining area of highly suitable and moderately suitable habitat totals 26.9 km². However, habitat connectivity across the gibbon range is very low (less than 0.5), limiting the ability of Hainan gibbons to move between forest patches. The results of this study indicate that the availability of suitable habitat in Bawangling is insufficient to allow for future Hainan gibbon population growth. Therefore, immediate action must be taken to restore, reforest, and establish ecological corridors to reconnect areas of suitable habitat for these critically endangered gibbons.     

第四纪末次盛冰期以来福建柏的潜在地理分布变迁

采用MaxEnt模型,对濒危孑遗植物福建柏末次盛冰期、全新世中期、现代和未来4个时期适生分布区情况及动态变迁过程进行模拟,探讨影响其分布的主要因素及对气候变化的响应。结果表明:1）平均气温日较差、最暖季平均温度、最干月降雨量对福建柏空间分布适宜性影响最大;2）福建柏分布对全球气候变化响应较为敏感,末次盛冰期其分布最广,为194.04万km²,随气候变暖,全新世中期和未来其分布范围分别缩小33.48万km²和31.26万km²;3）与现在相比,未来气候条件下福建柏整体呈“南北收缩”“东西扩张”分布趋势。研究结果不仅对我国热带和亚热带常绿阔叶林生物地理界限具有一定指示意义,也可为全球气候变暖背景下福建柏种质资源的保护和合理利用提供重要的理论基础。     

应用MaxEnt模型预测检疫性杂草毒莴苣在我国的潜分布范围

毒莴苣(Lactuca serriola L.)原产欧洲,是近年来传入我国的新外来入侵植物.本文基于51种环境因子和毒莴苣在全球6 637个地理分布记录,应用MaxEnt模型和ArcGis 9.3软件,定量地预测了毒莴苣在我国的潜在分布区域和风险等级,结果得到了ROC曲线分析法的验证.发现10月到第2年3月的温度是影响...     

基于MaxEnt模型预测未来气候变化情景下中国区域水稻潜在适生区的变化

基于双季稻（早稻、晚稻）和一季稻的站点数据以及历史时期（1970−2000年）与未来时期（2081−2100年）气候数据,利用最大熵模型（MaxEnt）,研究影响中国水稻种植分布的主要气候因子,并预测分析水稻在历史与未来时期适生区的变化,为未来气候变化下中国水稻的合理种植提供参考依据。结果表明：（1）影响双季稻分布的主要气候因子为最干旱月降水量、最暖季度平均气温和最干旱季度降水量;影响一季稻分布的主要气候因子为年平均气温和最暖季度降水量。（2）在历史时期,早稻和晚稻适宜种植区主要在长江中下游地区及以南地区,其适宜种植区面积占比分别为14.26%和13.01%,其中大部分地区为较适宜区,占比分别为7.66%和6.62%;一季稻适宜种植区面积占比为45.46%,主要以较适宜和适宜地区为主,面积占比分别为23.47%和18.86%。（3）相比历史时期,未来时期早稻的适宜种植区面积占比在SSP126、SSP245和SSP585情景下将分别增加6.27个、9.26个和16.66个百分点,晚稻分别增加4.26个、5.55个和10.97个百分点,一季稻分别增加11.34个、18.46个和28.31个百分点。到21世纪末,早稻的适宜种植区在空间分布上向川渝、黄淮地区扩张,晚稻的适宜种植区在空间分布上向川渝和长江中下游地区以北小部分地区扩张,一季稻的完全适宜区表现出向华北平原和东北地区扩张。整体而言,未来气候变化有助于扩大中国水稻适宜种植区。