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我院研究生武泳如在地球科学权威期刊Earth's Future发表高水平论文

作者:武泳如 编辑:吴琼 发布时间:2025-01-09

近日,我院俞方圆副教授指导硕士研究生武泳如在地球科学权威期刊Earth's Future(中科院一区Top期刊,影响因子7.3)发表题为“Future extreme climate events threaten alpine and subalpine woody plants in China”的学术成果。

1.研究背景

以往关于气候变化生态影响的研究主要集中于平均气候态,忽视了极端气候事件的作用。在全球变暖背景下,极端气候事件的发生频率、强度和持续时间显著增加,严重威胁生物多样性和生态系统,特别是在高海拔地区。杜鹃花属(Rhododendron L.)作为高山亚高山木本植物的重要种群,在喜马拉雅山脉和横断山脉这两个生物多样性热点地区发挥着关键作用。因此,比较分析未来平均气候态与极端气候事件对中国杜鹃花分布及多样性格局的影响可为高山亚高山生态系统的保护提供有力的科学依据。

2.研究数据和方法

研究的杜鹃花数据源于中国七个标本馆和全球生物多样性信息机构 (GBIF)的85702个物种数据,气候数据为中国降尺度CMIP6降水、温度和风速数据集(1979-2100)。研究比较了在两种排放情景 (SSP2-4.5 和 SSP5-8.5) 下,平均气候态与极端气候事件对中国 189 种杜鹃花属在历史时期 (1981-2010 年) 和未来时期 (2071-2100 年) 的影响。分析了适宜栖息地的变化和物种丰富度、加权特有性和系统发育多样性的变化。

3.研究成果

(1)未来平均气候态和极端气候情景下中国杜鹃花潜在适生区的变化:极端气候事件使未来中国杜鹃花的潜在适生区面积,从平均气候态下的增加3%转变为减少超过10%。具体而言,在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的极端气候事件条件下,分别有65.6%(124种)和72.5%(137种)的杜鹃花物种面临适生区减少,而在平均气候态下,这一比例下降为48.7%(92种)和52.4%(99种)。

图1:在平均气候态(AVG)和极端气候事件(ECEs)下,189个杜鹃花物种潜在适生区面积到2100年的变化。(a,b)分别表示SSP2-4.5情景和SSP5-8.5情景。学生配对t检验评估平均气候态与极端气候事件之间的统计差异(*p < 0.05;**p < 0.01;***p < 0.001;****p < 0.0001)。

图2:未来(2071-2100年)在平均气候态(AVG)和极端气候事件(ECEs)下,189个杜鹃花物种潜在适生区变化的分布。(a,b)分别表示SSP2-4.5情景和SSP5-8.5情景。

(2)未来平均气候态和极端气候事件对中国杜鹃花多样性格局的影响:相较于平均气候态,极端气候事件将导致多样性下降的范围更广,尤其是在横断山脉西侧。在平均气候态下,横断山脉东侧和云南南部面临多样性下降,而极端气候事件下,在横断山脉东西两侧以及云南省均出现三个多样性指数下降。值得关注的是,藏东南部地区在平均气候态下是多样性增加的热点区域,但在极端气候事件的影响下,该地区的多样性将面临严重减少的风险。

图3:在SSP5-8.5情景下,预计到2100年杜鹃花多样性的空间变化。(a、c、e) 表示了仅考虑平均气候态变化的预测,(b、d、f) 则表示在考虑极端气候事件影响下的预测。(a, b) 表示物种丰富度;(c, d) 表示加权特有性;(e, f) 表示系统发育多样性。

(3)高风险区内未来极端气候事件的变化趋势:本研究将每个多样性指数(物种丰富度、加权特有性和系统发育多样性)减少前10%的区域定义为高风险区。研究结果显示,未来杜鹃花物种的分布主要受到极端干旱和极端高温的影响。引起多样性下降的极端气候事件具体表现为:极端干旱增加5-10天;极端高温持续时间增加20%-50%,高温上升2-6℃;极端低温持续时间减少10%,低温上升2-7℃。

图4:在SSP5-8.5情景下,物种丰富度高风险区内极端气候事件变量的变化分布密度图。(a) 为CDD, (b) 为R95p, (c) 为TX90p, (d) 为TXx, (e) 为TN10p, (f) 为TNn。

(4)未来中国杜鹃花的优先保护区:研究发现,极端气候事件影响下,仅有不到 18% 的三个多样性共同高风险区被现有保护区覆盖。未来优先保护区主要位于大雪山、大凉山、乌蒙山、玉龙雪山和林芝。

图5:未来中国杜鹃花的优先保护区分布。(a, c)分别为SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的平均气候态,(b, d)分别为SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的极端气候事件。

4.原文链接

论文第一作者为我院2022级自然地理学在读硕士生武泳如,通讯作者为俞方圆副教授和肖福安副教授,澳大利亚拉筹伯大学David C. Deane博士,广州大学生命学院于海彬副教授,中国气象科学研究院余荣副研究员,荷兰特温特大学汪铁军教授,广州大学曹峥副教授和吴志峰教授等为共同合作者。相关工作得到国家自然科学基金项目(41901060),广州市基础研究计划市(校)联合基金项目(2024A03J0086)和广东乡村地域系统野外科学观测研究站(2021B1212050026)共同资助。

论文链接:https://doi.org/10.1029/2024EF005147