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岷江源區林草交錯帶植物時空分布格局與驅動力研究取得係列進展

 氣候在植物的生長和繁殖中發揮著至關重要的作用,同時還支配著有關物種生存、發展和分布的因素。氣候變化可能會從物種生活史、群落組成、植被格局和生態係統功能等方麵影響生物多樣性與生態係統服務,而高山林草交錯帶區域對於氣候變化的響應尤為敏感。 

 為了探究氣候變化對林草交錯帶植物時空分布格局與驅動力及其生態係統服務的影響,印度籍青年訪問學者Niyati Naudiyal博士和石凝博士研究生在王金牛副研究員、吳寧研究員和吳彥研究員的共同指導下,與國內外相關科研人員合作,分別以高山林線建群物種冷杉(Abies)、雲杉(Picea)、刺柏(Juniperus)和灌叢草甸物種紅花綠絨蒿(Meconopsis punicea)為研究對象,通過最大熵(MaxEnt)模型預測評估現狀及未來不同氣候變化情景下的潛在分布,並討論了相關生態係統功能與服務造成的影響。 

 研究結果表明,最濕月份的降水和溫度季節性是決定岷江源區3種林線物種生境適宜性的關鍵環境變量。在當前氣候情景下,冷杉(3234.2 km2)的適宜生境麵積遠高於雲杉(2003.7 km2)和刺柏(1784.8 km2)。然而,在未來氣候變化情景下的潛在適宜生境均出現了明顯銳減,且平均分布海拔略有下降。鑒於未來氣候情景下將出現的森林覆蓋麵積的減少,預期也會對維持生命的生態係統服務的供給(如水資源調節)產生嚴重損害。 

  圖1 氣候變化對冷杉(Abies)、雲杉(Picea)、刺柏(Juniperus)生境適宜性的影響 

 在前期對全球綠絨蒿屬植物研究勢態文獻計量分析綜述的基礎上(石凝等. 草業科學, 2020),進一步對於國家野生二級保護植物、典型灌叢草甸物種紅花綠絨蒿進行了模型模擬。結果表明土壤類型、最濕月份的降水、降水季節性和年溫差是決定其分布的關鍵變量。在當前氣候情景下,適宜生境相對分散,且高適宜生境主要集中在研究區北部。相較於當前氣候情景,未來氣候情景下的適宜生境範圍出現了急劇下降,且高適宜性的地區受到的影響最為嚴重,同時其平均分布海拔會上移。在棲息地麵臨喪失,種群縮小的情況下,紅花綠絨蒿的支持、供給和調節服務能力會下降。由於文化服務是基於個體對自然的感受,很大程度上是主觀的。盡管氣候變化造成的文化影響很難去界定,但還是應當注意引導其朝著改善和可持續的方向發展。 

  圖2 不同氣候變化情景下紅花綠絨蒿(M. punicea)的分布變化 

  圖3 國際重要性框架下紅花綠絨蒿的生態係統服務變化綜合評估 

 上述研究不僅為研究氣候變化對亞高山主要森林樹種和林草交錯帶物種的影響提供了堅實的基線信息,而且也為適應未來氣候變化,製定合理的森林保護和生態係統服務管理的大尺度適應策略提供了科學依據。 

 上述研究以“Potential distribution of AbiesPicea, and Juniperus species in the sub-alpine forest of Minjiang headwater region under current and future climate scenarios and its implications on ecosystem services supply”為題發表於Ecological IndicatorsIF=4.958);以“Assessing the impact of climate change on potential distribution of Meconopsis punicea and its influence on ecosystem services supply in the southeastern margin of Qinghai-Tibet Plateau”為題發表於Frontiers in Plant Science(IF=5.753)。本研究得到中國科技部中國科學技術交流中心國際傑青計劃科學家項目(Indian-18-008),國家自然科學基金(31971436; 41661144045)和中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室項目(SKLCS-OP-2018-07)支持。 

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