气候变化对青藏高原高寒草地植物物种迁移以及物种多样性的影响预测

Alpine grassland is the dominant ecosystem type found in the Qinghai-Tibet Plateau. Due to high elevation, alpine grassland is more sensitive and vulnerable to climate change. The risk of species diversity loss is escalating by climate change in this ecosystem. At present, researches on species distribution and diversity pattern changes of alpine grassland in Qinghai-Tibet Plateau still lack systematic perspectives under future climate change. Our project intends to fill up the different perspective gaps and designed comprehensive research to use the species distribution model to quantitatively simulate the spatial and temporal changes of plant species migration and diversity in the alpine grassland of Qinghai-Tibet Plateau in the future scenarios. We intend to develop a comprehensive habitat suitability model which cans effective simulation of the influence of soil and other regional environmental restriction factors on species distribution in alpine grassland. Moreover, this model will be used to simulate the distribution of 150 alpine grasslands at present and in the future under various climate scenarios. Finally, we will establish a stacked species distribution model to simulate plant species richness at present and in the future under various climate scenarios. Additionally, the simulation model can also reveal the possible impacts of climate change on plant species migration and diversity in alpine grassland. We intend to validate the results of the model by systematic collection of existing data and field sampling in the alpine grassland area of Qilian Mountains. The method adopts in this project can be used for quantitative simulation of the distribution pattern of alpine grassland species diversity and clarify the species information on each evaluation unit with the support of limited data. The outcomes of the research can provide a theoretical basis for biodiversity conservation in alpine grassland of the Qinghai-Tibet Plateau.

高寒草地是青藏高原的主体生态系统，气候变化将改变该生态系统物种多样性分布格局。目前对于未来气候变化下青藏高原高寒草地植物物种分布以及物种多样性格局变化的研究还很薄弱，缺乏系统的整体性研究。本项目拟采用物种分布模型方法定量模拟未来青藏高原高寒草地植物物种迁移以及多样性的时空变化。项目计划提出能够有效的模拟土壤等非气候因子对高寒草地植物物种分布影响的组合物种分布模型策略；并利用该模型模拟150种左右的高寒草地植物物种现在与未来不同气候情景下的分布范围；然后累加所有单物种分布模型结果构建叠加物种分布模型来模拟气候变化对青藏高原高寒草地植物物种多样性的可能影响；拟通过系统收集现有数据以及在祁连山高寒草地区域野外采样等方法验证模型结果。本项目采用的模型方法，可在有限数据的支持下定量模拟高寒草地整体植物物种多样性分布格局并明确每个评价单元上的物种信息，为青藏高原高寒草地物种多样性保护提供科学依据。

植物是维持青藏高原的生态系统稳定的基础，气候变化将改变该区域物种多样性分布格局。目前对于未来气候变化下青藏高原植物物种分布以及物种多样性格局变化的研究还很薄弱，缺乏系统的整体性研究。本项目收集了青藏高原308种代表性植物（包括项目原计划的156种高寒草地物种）共15805个有效物种分布点位数据，形成了本地区目前最为完整的植物物种分布数据集；构建了适合于青藏高原高寒植物物种分布模拟的综合物种分布模型，利用该模型分析所有参与建模的单物种现在与未来不同气候情景下的物种分布范围；在单物种分布模拟的基础上，构建了叠加物种分布模型来模拟该区域植物物种多样性格局及其变化，并明确了每个评价单元上的物种信息。加深了对青藏高原植物分布及其对气候变化响应的理解。研究结果表明，在最温和的变暖情景（SSP 1-2.6）下，在未来四个时期中（2030年代，2050年代，2070年代，2090年代），青藏高原大多数物种的适宜栖息地面积保持相对稳定并略有增加，到本世纪末，平均变化率仅为0.96％。随着预期温度的升高，变化率的变化将更大。在两种强烈变暖情景（SSP 3-7.0和SSP 5-8.5）下，草本物种的适宜栖息地面积的变化率存在较大差异，在后两个时期明显减少，到本世纪末，在SSP 5-8.5情景下，平均变化率为-13.79％；未来气候变暖对灌木以及乔木树种适宜生境的影响较小，除了两个温度剧烈上升的情景（SSP3-7.0和SSP5-8.5），在2081-2100之间，大多数此类物种的适宜生境面积将明显增加。同时随着预测的温度上升，大多数木本植物将在相对较小的范围内向高纬度和高海拔地区转移。本研究对于未来青藏高原生态建设以及环境保护具有更要意义。