
Predicting habitat suitability of 12 coniferous forest tree species in southwest China based on climate change
CHEN Yuheng, LÜ Yiwei, YIN Xiaojie
JOURNAL OF NANJING FORESTRY UNIVERSITY ›› 2019, Vol. 43 ›› Issue (6) : 113-120.
Predicting habitat suitability of 12 coniferous forest tree species in southwest China based on climate change
【Objective】Coniferous forests in southwest China are important biodiversity hotspots, but they are under significant threat from ongoing climatic changes. In this study we explored the predicted changes in habitat suitability for 12 key tree species.【Method】We used MaxEnt models to predict habitat suitability for 12 coniferous tree species that are currently present in southwest China. 【Result】The AUC values (receiver operating characteristics, area under curve) of all 12 species were more than 0.9, suggesting our results are highly supported. We found that the climatically suitable area of all species under representative concentration pathways scenario 4.5 in 2070 will increase greatly. For 9 of the 12 species (Abies fabri, Cephalotaxus fortunei, Cunninghamia lanceolata, Cupressus duclouxiana, Metasequoia glyptostroboides, Pinus yunnanensis, Fokienia hodginsii, Taxus wallichiana var. chinensis and Cupressus funebris), both the total climatically suitable area and the area of optimal climate will increase 11.1% and 412.8% than the current areal, respectively. ForPicea brachytyla and Cathaya argyrophylla, the total climatically suitable area will increase by 6.0% and 32.8%, respectively, but the area of optimal conditions will decrease ( P. brachytyla by -0.8%; C. argyrophylla by -3.5%). However, for Keteleeria evelyniana, both the total climatically suitable area and the area of optimal climate area will respectively decrease by 24.0% and 29.1%.【Conclusion】Overall, our models show that climate change is expected to increase the range of various widely distributed coniferous tree species. However, for specialized coniferous species like Picea brachytyla and Keteleeria evelyniana, there will be a range decrease as conditions change. We suggest that more attention be paid to specialized forest conifer species, particularly in relation to expected climatic changes.
coniferous tree / ecological suitable area / climate change / MaxEnt model / southwest China
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滇西北地区是全球25个生物多样性保护热点地区之一, 是验证生物多样性理论的理想场所。为探索取样尺度效应对植物物种多样性纬度分布格局的影响, 我们探讨了不同取样尺度下滇西北地区种子植物物种多样性的纬度分布格局及其影响因子。我们利用野外考察数据和文献资料建立了群落尺度下的源数据集和区域尺度(县域尺度)下的源数据集, 共建立、收集了68个植物群落样方和26个县域的种子植物物种丰富度; 采用二元相关性和多元逐步回归分析植物物种多样性纬度分布格局与气候、地理因子间的关系。结果表明, 从南到北, 物种多样性在群落尺度下呈单调递减格局, 在区域尺度下反而呈线性递增趋势; 在群落尺度下受到热量因子的显著影响, 在区域尺度下主要受单位面积海拔高差的影响。这一结果在一定程度上表明了取样的尺度效应对物种多样性纬度分布格局的显著影响。了解滇西北地区植物多样性的热点区域, 应该基于不同取样尺度下的分析, 以消除或减少植物多样性保护的盲点。在今后的相关研究中, 应关注不同的取样尺度下多样性的纬度分布格局可能的表现形式及其内在机制, 这或许可以减少或消除相关研究中的争议或不一致。
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利用野外调查的16个居群分布点和7个环境因子图层, 选择最大熵模型(MAXENT)和规则集遗传算法模型(GARP),在地理和环境空间上模拟了第三纪孑遗植物裸果木(Gymnocarpos przewalskii)在中国西北地区的潜在分布。结果表明: (1)裸果木的潜在适生区全部集中在西北荒漠区, 其中最佳适生区主要集中在3个区域, 一是河西走廊中部和玉门以西、宁夏北部及内蒙古乌拉特后旗; 二是塔里木盆地西北缘; 三是柴达木盆地西北缘两片极小的高度适生区。裸果木的生态位被确定在一个较广的干旱环境空间: 适生区极端最高气温基本上在29.2–36.8 ℃之间, 极端最低气温在–18.3至–13.4 ℃之间;年平均降水量40–200 mm; 潜在蒸发率在3–15之间。(2) MAXENT和GARP模型都较好地预测了裸果木的潜在分布, 但GARP产生了相对较大、较连续的潜在分布区, 部分过预测了破碎化生境; 而MAXENT预测到的潜在分布区, 在不同区域具有不同的环境适生性指数, 而且成功地排除了不合理的破碎化分布, 从而更直观地展示了裸果木的潜在分布格局和生态位要求。
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