獨特的地理環境孕育特有的植物類群,東非地區具有數量較多的“弧形山脈”,此地區至少有 800 種維管束植物為東非特有,且喬木約占10%。特有的植物類群不僅使該地區形成了獨特的孑遺生態系統,也保留了物種的進化歷史,但由于多種因素影響,東非特有植物類群的分布范圍受到威脅。氣候條件是影響物種分布范圍的主要因素之一,氣候變化可能會影響許多具有較高滅絕風險植物的地理分布范圍及原始棲息地,東非特有的植物類群由于生物復雜性低易受到氣候變化的影響,從而使植物類群的地理分布及棲息地發生變化。此外,人為因素也會對物種的分布造成一定的影響,番荔枝科植物因其特有的藥用價值導致棲息地被過度開發進而瀕臨滅絕。因此,關于番荔枝科植物保護的問題亟待解決。保護物種資源的基本策略之一是恢復植物生境,這就需要了解物種在生態系統中的分布情況以及環境與植物的相互作用,預測氣候變化對生物多樣性的影響至關重要。但關于全球氣候變化會如何影響瀕危番荔枝科特有物種的分布尚未見報道,研究氣候變化對瀕危番荔枝科物種影響的機制能在一定程度上保護瀕危物種,促進發展中國家經濟發展。
中國科學院武漢植物園胡光萬研究團隊,利用了耦合模式比對項目第6階段(CMIP6)的澳大利亞共同體氣候與地球系統模擬器第1版(ACCESS-CM2)環流模式,模擬了東非特有的四種瀕危番荔枝科植物適宜生境的分布現狀,確定了2050年(2041-2060年平均值)和2070年(2061-2080年平均值)氣候變化對其適宜生境的影響。利用SSP370和SSP585兩種共享社會經濟路徑(shared social -economic pathways, SSPs))預測了肯尼亞和坦桑尼亞特有的番荔枝科植物Uvariodendron kirkii、Uvaria kirkii、Uvariodendron dzomboense和Asteranthe asterias適宜生境的收縮和擴張。研究結果表明,這四種番荔枝科物種的分布受降水、溫度和環境因素(種群、潛在蒸散量和干旱指數)的影響較大,且Uvariodendron dzombense 70%的原棲息地及Uvariodendron kirkii 40%原棲息地將被破壞,因此可將以上地區作為重點保護區。這些結果預測了番荔枝科物種原始生境的收縮和擴張,為番荔枝科物種棲息地的保護提供了重要信息。
本研究得到了中國科學院國際合作項目(151853KYSB20190027)、國家自然科學基金(31970211)和中國科學院中非聯合研究中心(SAJC202101)的支持,相關研究成果以“Predicting the potential impacts of climate change on the endangered endemic Annonaceae species in east africa”為題發表在國際期刊Heliyon上。
圖1 目前預測的棲息地適宜性地圖顯示了四種番荔枝科植物在肯尼亞和坦桑尼亞海岸線的分布情況
圖2 采用 SSPs (SSP370 和 SSP585)預測的 2050 年(2041-2060 年的平均值)和 2070 年(2061-2080 年的平均值)東非(肯尼亞和坦桑尼亞)四種番荔枝科植物的未來適宜棲息地分布區域