高山植物绿绒蒿属的生态位保守性和对未来气候变化的响应研究

The relationship between species distribution and environment has always been the critical issue in ecology. Climate, especially the water and heat conditions, is the main factor that determines the distribution patterns and structure function types of vegetation in large scale. In this project, we select an endangered alpine plant Meconopsis as the research object, and analysis the environmental niche conservatism and phylogeny. Then, The key climate factors, which affect the species potential distributional area, will be analyzed by using the ecological niche models (GARP, Maxent, Maxlike and so on) and statistical methods. The ensemble method is adopted to explore variations of the potential distributional area and geographical migration direction of Meconopsis under climate change in the future. Finally, the species distribution and abundance under climate change in the future will be estimated by using coupled ecological niche models and a spatially explicit population dynamic model with the considerations of the influence of species dispersal, density dependence and environmental stochasticity on the occupied distributional area. This project has important implications for revealing the response mechanisms of alpine plants under climate change in the future, and can provide scientific basis for the conservation and reintroductions of endangered species.

物种分布和环境之间的关系一直是生态学研究的重点，而气候（尤其是水热条件）是在大尺度上决定陆地植被类型分布格局及其结构功能特性的最主要因素。本项目以高山濒危植物绿绒蒿属（Meconopsis）为研究对象，首先进行生态位保守性的测定及系统发育的分析；接着，应用生态位模型（GARP、Maxent和Maxlike等）和统计方法分析影响物种潜在分布区的关键气候因素，并通过组合预测方法分析未来气候变化下绿绒蒿属植物的潜在分布区范围变化及地理位置上的迁移方向；最后，考虑种群扩散、密度依赖、环境随机性等对物种可占据分布区的影响，耦合生态位模型和空间明确的种群随机动态模型，估计未来气候变化下物种分布范围与种群大小。本项目的研究对揭示高山植物对未来气候变化的响应机制具有重要意义，可以为濒危种群保护措施及引种栽培方案的制定提供科学依据。

以全球变暖为特征的气候变化对生物多样性产生了巨大的影响。青藏高原被认为是全球气候变化的敏感区域，未来青藏高原濒危物种将面临巨大的挑战。本项目以高山濒危植物绿绒蒿属为研究对象，通过生态位因子分析，生态位模型，统计分析研究了未来气候变化对绿绒蒿植物分布的影响。研究表明（1）影响绿绒蒿属植物分布的主导因素为最湿季和最干季的平均温度，最干季和最冷季的降雨，但不同绿绒蒿属植物对以上主导因素的偏好不同；（2）集成学习方法可改进生态位模型的预测效果；（3）绿绒蒿属物种未来的潜在分布及迁移方向表现不同，本项目研究的绿绒蒿物种大部分在未来会扩大潜在分布区，且向高纬度地区迁移；（4）青藏高原的冰期避难所可能是绿绒蒿属植物的未来气候避难所，遗传距离较近的绿绒蒿物种对气候变化表现出相似的敏感性和脆弱性，未来有可能迁移到相同的气候避难所。（5）横断山脉将成为最大的气候避难所，未来横断山脉的生物多样性将来会增加，在横断山脉和附近高地生物多样性保护和管理规划中，必须考虑这种可能性。