气候变化对青藏高原高寒草地主要建群种分布的影响

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青藏高原是全球气候变化最为敏感的地区,高寒植物对气候变化的适应和响应一直是生物地理学研究的热点;确定气候变化及其对植被分布格局的影响,是全面深入了解植被分布规律的基础,也是准确反映自然要素变化格局的基础。本研究运用物种分布模型、GIS手段及SPSS相关性分析法,分析青藏高原高寒草地气候变化与建群种分布变化及适宜栖息地迁移的关系,通过分析各建群种在末次冰期以来的分布格局变化及对未来不同假设气候情景的响应和生态位迁移特点,得出以下结论:  1)对高寒草地18种主要建群种四个时期的MaxEnt模型模拟的统计结果显示:bio1(年均温)、bio4(温度季节变化差)、bio12(年均降雨量)、bio13(最湿月降雨量)及bio18(最暖季降雨量)这五个环境变量对物种分布的贡献率最大,其中bio12、bio1和bio4所占比重最高,表明年均降雨量和年均温及温度季节变化差是限制建群种分布的最主要因子;从影响个建群种分布变化的环境变量的差异性来看,大部分建群种分布变化主要受到3-4个环境变量的作用。紫花针茅、羽柱针茅、矮生嵩草的分布变化受到降雨各因素主导,青藏苔草、驼绒藜和垂穗披碱草的分布变化受到温度各因素主导;还有一些建群种在分布范围变化由一个环境变量起主导作用,如高山嵩草和昆仑针茅,这表明各建群种在分布变化过程中受到的影响因素差异较大,但是降水各因素对于各建群种分布的影响在总体上高于温度各因素的影响;利用青藏高原植被图所提取的18种建群种在青藏高寒区域的实际分布范围与大多数建群种的模拟结果基本相吻合;从相关性分析来看,大部分建群种的分布区范围与年降水量及温度变化呈现正相关性,这表明青藏高原地区年降水量的增加会导致大部分高寒草地草本植物的分布范围的增加;建群种分布区范围与青藏高原年均温呈现正相关性的建群种数量比与降雨量呈正相关性的建群种数量要少,表明年平均气温对高原建群种分布范围增加的重要性要比降雨量的作用要小。  2)青藏高寒草地区域的气候条件的变化对于各建群种栖息地的维持和扩张产生了抑制作用,适宜建群种生长的栖息地面积发生不同程度的退缩;14种建群种的适宜栖息地面积发生扩展,其它4种发生退缩;根据四个时期建群种适宜栖息地面积变化特征可以将它们分成四个变化类型:1.“扩张-退缩”型,建群种有8种,是四种变化类型中建群种数量最多的一种;2.“扩张-退缩-再扩张”型,有5个建群种;3.“退缩-扩张-退缩”型,建群种有3种;4.“持续扩张”型,建群种只有2种,是四种面积变化类型中建群种数量最少的。在面对气候的复杂变化下,大部分建群种采取的都是波动式的扩张-退缩形式;从各建群种在四个时期的分布区迁移变化来看,一共有8种变化类型,这些变化类型可以划分为三大类:1.核心分布区始终只有1个,这一类型的建群种有14种;2.核心分布区的破碎化,这一类型的建群种有3种;3.核心分布区的融合,只有矮生嵩草1种。  从避难所可能位置的推测可知,大部分建群种的可能避难所主要位于羌塘高原以南、阿里地区、青海湖以南及横断山地区,这些区域在末次冰期来临时提供了比其他地区更适宜的环境条件。西藏嵩草、粗壮嵩草和芨芨草三种建群种的可能避难所存在于藏北高原腹地和青海湖南部广大区域;羊茅的可能避难所主要位于藏北高原的腹地区域;线叶嵩草和垂穗披碱草的冰期避难所位于青海湖以南区域的可能性最大;昆仑针茅的分布范围位于喜马拉雅地区的狭长区域,但面积小且分布区破碎,不能判断该区域一定是它的冰期避难所;大花嵩草和昆仑针茅的分布范围非常相似,但分布的面积更大且紧密,因此喜马拉雅区域成为其冰期避难所的可能性要比前者大;从青藏苔草、线叶嵩草和金露梅适宜栖息地面积的扩张趋势可以判断,青海湖周边及以南区域作为其冰期避难所的可能性更大。  3)以广义相加模型(GAM)作为研究手段,模拟未来六种假定的气候变化情景下代表性建群种的生态位漂移,结果表明:当温度和降雨增加时候,大部分建群种的分布范围和生态位核心会向着高海拔及高纬度区域漂移,且降雨量的变化对大部分建群种生态位漂移的作用比温度的作用更加明显;对于大生态幅的建群种,高山嵩草和紫花针茅比小生态幅的昆仑针茅及大花嵩草,生态位核心迁移幅度要小;生境范围较窄的物种对气候变化的响应更加的显著,而生境范围较宽的物种自身具有一定的调节功能,对气候变化的响应没有前者敏感。
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