《Journal for Nature Conservation》:Mean annual temperature shapes distribution of the cryptic wader Ibisbill (
Ibidorhyncha struthersii) in the Northwestern Himalayas
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喜马拉雅西北部地区Ibisbill栖息地适生性研究显示,温度是主导气候驱动因素,未来可能沿中海拔河流扩张栖息地,为该特化物种保护提供基础。
Iqram ul Haq | Khursheed Ahmad
印度查谟和克什米尔SKUAST野生动物科学系,Benhama Ganderbal,J&K
摘要
鹮嘴鹬(Ibidorhyncha struthersii)是一种栖息在高海拔地区的隐秘滨鸟,其分布情况仍不甚明了,尤其是在气候限制因素方面。确定适宜的气候区域对于评估受气候变化影响较小的山地物种的脆弱性至关重要。我们采用了一种集合物种分布建模方法,结合六个生物气候变量来估计当前的气候适宜性,并预测喜马拉雅西北地区的未来变化。加权平均和委员会平均集合方法显示出较高的预测性能(AUC分别为0.976和0.96;TSS分别为0.893和0.89),这证明了它们在基于气候的预测中的可靠性。在所有预测因子中,年平均温度是主导因素,占总重要性的约60%,而其他与温度和降水相关的变量对解释该物种的分布贡献相对较小。未来预测表明,适宜气候条件的区域将有所扩大,尤其是在中等海拔的河流走廊沿线。通过仅关注气候变量,本研究首次评估了气候对该特化山地河流鸟类分布的制约作用,并为喜马拉雅河流系统的长期保护规划、监测和适应气候变化的管理奠定了基础。
引言
全球生物多样性正在经历前所未有的下降。最新评估显示,全球有近一百万物种面临灭绝风险(IPBES,2019年),并且超过三分之一的受评估物种被IUCN红色名录列为受威胁物种(IUCN,2021年)。生物多样性热点地区由于高度的特有性和生态专业化,更容易受到灭绝压力的影响(Tali等人,2015年)。地理分布范围有限且生态耐受性狭窄的物种尤其容易受到快速环境变化的影响(Rather等人,2021年;Manes等人,2021年)。气候变化、土地利用变化、污染、入侵物种和过度开发现在被认为是这些全球生物多样性丧失的主要驱动因素(IPBES,2019年)。
气候变化改变了温度和降水模式,重塑了物种分布、种群动态和生态系统功能(Scheffers等人,2016年)。气候适宜性的变化可能会扰乱生态过程,导致物种在海拔和纬度上的迁移,并加剧栖息地特化物种的灭绝风险。作为回应,保护策略越来越强调基于自然的解决方案,优先保护完整的生态系统和恢复具有气候适应性的栖息地(IUCN,2021年)。
由于环境梯度陡峭、气候-水文耦合性强以及扩散机会有限,山地生态系统是全球对气候变化最敏感的系统之一(Schickhoff,2011年)。在喜马拉雅地区,这种敏感性尤为明显,因为加速的变暖、降水模式的变化以及冰川的快速退缩正在改变高山和河流景观(Shah等人,2015年;Haq等人,2021年)。这些变化预计将对那些分布与寒冷、动态环境紧密相关的山地物种产生深远影响(Rubenstein等人,2023年)。
山地河流物种特别容易受到这些变化的影响,因为水文、沉积物动态和流量模式的变化会降低栖息地质量并导致种群破碎化(Buckton & Ormerod,2002年)。鹮嘴鹬(Ibidorhyncha struthersii)是一种仅分布于中亚和南亚蜿蜒高山河流中的单型高海拔涉禽,这一物种的脆弱性尤为突出。尽管其形态独特且生态特化,但关于其种群规模、趋势和生态需求的信息仍然有限(Ul Haq等人,2021年;BirdLife International,2025年)。目前尚无针对性的保护或长期监测计划,其对气候驱动的栖息地变化的敏感性也尚未得到充分量化(Haq等人,2022年;BirdLife International,2025年)。
对于像鹮嘴鹬这样分布范围受限且栖息地特化的物种来说,识别当前和未来气候适宜区域是有效保护规划的关键第一步(Bobrowski等人,2021年)。物种分布模型(SDMs)为量化物种出现与环境变量之间的关系以及预测未来气候情景下的适宜性变化提供了广泛使用的框架(Franklin,2023年)。气候变量,包括极端温度、季节性和降水量,在大尺度上对物种分布起着主导作用。因此,SDMs已成为保护生物学中的核心工具,尤其是在数据有限的地区,如喜马拉雅地区(Zellmer等人,2019年;Rather等人,2021年;Banerjee等人,2021年;Zhong等人,2021年;Hameed等人,2025年)。集合方法,如BIOMOD框架中实施的方法,将多种建模技术整合在一个统一平台上,以减少预测不确定性并提高相对于单一模型的稳健性,广泛应用于以保护为导向的物种分布建模(Thuiller等人,2009年;Gritti等人,2013年;Beaumont等人,2016年;Hamid等人,2019年)。在本研究中,我们使用集合SDM方法评估了印度喜马拉雅地区鹮嘴鹬当前的气候适宜性,并预测了未来气候情景下的潜在变化。具体来说,我们研究了:(i)查谟和克什米尔以及拉达克地区哪些区域目前具备该物种适宜的气候条件;(ii)在预测的气候变化情景下,这种适宜性可能会如何变化?通过关注大尺度的气候驱动因素而非细尺度的栖息地特征,本研究首次评估了气候变化对该高度特化山地河流鸟类的相关风险,并为喜马拉雅地区的未来生态研究、监测和保护规划奠定了基础。
研究区域
我们在印度喜马拉雅西北地区进行了这项研究,该地区包括查谟和克什米尔以及拉达克联邦领土。这一区域属于喜马拉雅山脉系统的一部分,是古北界和印马界之间的一个重要的生物地理过渡带,以陡峭的环境梯度、高特有性和明显的气候异质性为特征(Mani,1974年;Olson等人,2001年)。该地区的山地河流系统主要依赖于雪水补给。
生物气候变量的相关性分析和贡献
相关性分析显示,几个候选预测因子之间存在强烈的共线性(补充表S2),因此最终选择了六个生物气候变量用于建模。在集合层面上,年平均温度成为塑造鹮嘴鹬气候适宜性的主导预测因子(表1)。年温度范围、温度季节性和日温差对模型预测有中等程度的贡献,而最湿润季度的平均温度也有一定影响。
讨论
我们的研究基于气候进行了集合物种分布建模,评估了鹮嘴鹬在喜马拉雅西北地区的当前和未来分布情况。通过明确关注气候适宜性而非细尺度的栖息地特征,我们的分析首次评估了气候变化可能如何重塑这种高度特化山地河流鸟类的适宜条件。集合SDM方法在数据有限的地区尤其具有价值。
结论
本研究提供了关于鹮嘴鹬在克什米尔和拉达克喜马拉雅地区当前和未来分布的关键见解,强调了气候因素(特别是温度)在塑造其栖息地适宜性方面的作用。虽然预测表明其在拉达克的分布范围可能会扩大,但研究结果也突显了气候变化带来的重大挑战,如河流流量模式的变化以及繁殖和筑巢活动的干扰。
未引用的参考文献
Acharya和Vijayan,2009年;Farias,2004年;Ul Haq等人,2021年。
CRediT作者贡献声明
Iqram ul Haq:撰写——审稿与编辑;撰写——初稿;验证;软件;方法论;数据分析;概念化。Khursheed Ahmad:撰写——审稿与编辑;验证;项目管理;调查;资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢印度SERB政府在项目编号CRG/2021/006458下的财政支持。我们还要感谢查谟和克什米尔野生动物保护部门的合作。