气候变化对祁连山优势物种分布和植被格局的影响

气候变化对祁连山优势物种分布和植被格局的影响

论文摘要

高山地区对气候变化敏感,在气候变暖背景下,了解气候生物因子的变化规律,明确气候变化对祁连山区物种和植被格局的影响,准确模拟其空间分布,对理解祁连山区域物种对全球气候变化的响应和发展应对策略具有重要意义。祁连山生态系统是维护生态安全的重要组成部分,同时也是维护河西走廊地区生态平衡和经济发展的基础。以气候变暖为特征的全球变化正在发生,然而,关于气候变化对祁连山生态系统的影响的研究还不全面,关键气候因子对祁连山优势物种分布和植被格局的贡献也缺乏了解。为阐明气候变化对祁连山优势物种空间分布动态变化和植被格局的影响,本研究使用多种变量分析方法获取祁连山的气候变化特点,对比多种生态位模型在祁连山地区的适用性,比较多种大气模型在模拟物种空间分布的差异性,基于筛选出的最优模型和综合大气模型,构建祁连山两种优势乔木林树种和三种灌木林树种空间分布模型,模拟不同气候情景下五种物种的潜在分布,并对适宜区进行划分,最后,探讨气候变化对祁连山植被格局的潜在影响。主要结论如下:(1)祁连山地区对全球变暖反应敏感,1957-2017年平均温度增长率0.32°C/10年,变暖趋势快于全国和全球平均水平。未来不同情景下气温增加2.0-4.6°C,降水增加25.4-47.3 mm。(2)相比其它9种生态位模型,Maxent为研究区最适用物种分布模型,能有效预测到5个研究物种实际分布区面积的66.7%-96.6%。(3)不同大气模型下模拟的各物种适宜区分布面积差别较大,相同大气模型不同情景下模拟的各物种适宜区分布面积差别相对较小,大气模型差异对结果的影响大于相同大气模型不同情景差异对结果的影响。(4)Bio5、坡向、bio10、bio1、bio7分别为青海云杉、祁连圆柏、金露梅、鬼箭锦鸡儿和头花杜鹃分布贡献度最大的变量。各物种对气候和地理变量生态位需求宽度不同,是决定物种分布差异的主要原因。(5)气候变化导致各物种适宜总面积变化。青海云杉、祁连圆柏、金露梅、鬼箭锦鸡儿和头花杜鹃适宜面积分别变化-1.81%-0.41%、-5.02%-12.96%、1.32%-2.08%、-5.05%-5.56%和-0.02%-4.30%。气候变化导致各物种不同适宜等级间发生大量面积转换。不同情景下,发生适宜等级转换的面积占当前气候下各物种适宜面积比例很大,青海云杉、祁连圆柏、金露梅、鬼箭锦鸡儿和头花杜鹃分别为12.40%-21.70%、26.42%-35.43%、19.55%-24.57%、39.11%-46.41%和18.85%-21.79%。物种各适宜等级之间转换规律明显,相邻级别之间的转换面积大于跨级别,不适宜和低适宜之间的转换量占主导。(6)气候变化导致5个研究物种适宜区存在空间转移。海拔上青海云杉,祁连圆柏,金露梅,鬼箭锦鸡儿和头花杜鹃分别移动2.2-34.9 m、5.6-20.7 m、13.3-27.8m、-28.3-5.1m、-2.5-4.2m。水平上移动相对复杂,向北移动趋势为主,不同情景下也有南移的情况。(7)当前植被中,草地面积最大,林地面积第二,分别为研究区面积的42.38%和32.98%。未来气候变化下林地增加101.37%-107.29%,草地减少58.13%-63.12%,林地和草地面积约占研究区总面积的67.00%和17.07%。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 选题依据及研究意义
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 气候变化对物种分布的影响研究
  •     1.2.2 物种分布研究进展
  •     1.2.3 气候变化对植被影响研究进展
  •     1.2.4 祁连山区域气候变化相关研究进展
  •   1.3 研究内容和技术路线
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 技术路线
  • 第二章 研究区概况
  •   2.1 研究区区位
  •   2.2 气候特征
  •   2.3 地貌特征
  •   2.4 土壤特征
  •   2.5 水文特征
  •   2.6 植被特征
  •   2.7 生物多样性
  • 第三章 祁连山区气候的过去、现在和未来
  •   3.1 数据收集
  •   3.2 研究方法
  •   3.3 研究结果
  •     3.3.1 研究区历史时期气候特点
  •     3.3.2 当代气候特点
  •     3.3.3 未来气候特点
  •     3.3.4 基于综合模型的祁连山气候特点动态分析
  •   3.4 讨论
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 物种分布模型在祁连山地区适用性研究
  •   4.1 数据来源与处理
  •   4.2 研究方法
  •   4.3 模型验证和评估
  •   4.4 结果与分析
  •     4.4.1 预测结果比较
  •     4.4.2 模型预测精度比较
  •   4.5 讨论
  •   4.6 小结
  • 第五章 不同大气模型及情景对模拟结果不确定性研究
  •   5.1 数据收集和处理
  •   5.2 研究方法
  •   5.3 结果与分析
  •   5.4 讨论
  •   5.5 小结
  • 第六章 气候变化对祁连山优势物种潜在分布影响
  •   6.1 研究方法
  •   6.2 研究结果
  •     6.2.1 环境变量重要性分析与适宜区间
  •     6.2.2 主要研究物种潜在分布动态变化
  •     6.2.3 基于转移矩阵的不同适宜等级研究
  •     6.2.4 气候影响下的迁移规律
  •   6.3 讨论
  •   6.4 小结
  • 第七章 气候变化对祁连山植被格局影响
  •   7.1 数据收集
  •   7.2 研究方法
  •   7.3 研究结果
  •     7.3.1 研究区植被现状
  •     7.3.2 研究区适宜性潜在丰富度
  •     7.3.3 不同气候情景不同物种和丰富度适宜区植被现状
  •     7.3.4 未来不同情景下植被组成
  •   7.4 讨论
  •   7.5 小结
  • 第八章 总结
  •   8.1 结论
  •   8.2 不足与展望
  • 参考文献
  • 在学期间的研究成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: 戎战磊

    导师: 赵传燕

    关键词: 气候变化,物种分布模型,大气模型,优势物种,植被

    来源: 兰州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 兰州大学

    分类号: Q948

    总页数: 152

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