《Biological Conservation》：Changes in South American migratory sheldgeese distribution associated with climate change
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气候变化对Patagonia湿地及迁徙鸭类分布的影响研究。通过整合全球生物多样性信息网络和公民科学数据，构建物种分布模型，比较当前与未来情景下三种鸭类的分布变化。结果显示，所有鸭类总体向南部和更高海拔迁移，但部分物种如上翅鸭和灰翅鸭可能因景观限制导致分布缩减，而濒危的赤颈鸭分布虽扩展但可能受限于大陆南界。研究为评估气候变化对脆弱湿地生态系统及物种保护提供依据。
Natalia A. Cossa | Nicolás A. Lois | Sergio A. Lambertucci
阿根廷科马韦国立大学（CONICET）INIBIOMA保护生物学研究小组，地址：Quintral 1250 (R8400FRF)，San Carlos de Bariloche
摘要
气候变化正在影响许多物种的地理分布，通过减少气候适宜区域的面积或使它们能够扩展到新的适宜区域来改变其分布范围。在南美洲南部，过去60年里，巴塔哥尼亚地区的温度和降水量发生了显著变化，这对当地的生态系统产生了重大影响。我们评估了气候变化对迁徙性黑雁分布的潜在影响，这种鸟类依赖于巴塔哥尼亚的草地作为生存环境，并将其作为研究同一地区其他物种受气候变化影响的代理指标。我们整合了来自GBIF和公民科学平台的数据记录，使用物种分布模型来模拟黑雁的分布情况。我们将当前状况与两种未来情景进行了比较：一种是短期情景（SSP2–4.5），另一种是长期情景（SSP-5–8.5），这两种情景分别对应乐观和悲观的社会经济路径。研究发现，气候变化将以不同的方式影响黑雁的分布。总体而言，黑雁预计会向南和向更高海拔地区迁移，这也会改变不同物种之间的重叠范围。高地黑雁和灰头黑雁预计会在长期内失去部分栖息地，而濒危的红头黑雁则可能向南扩展其分布范围。然而，一旦它们到达大陆的最南端，可能会失去北部的栖息地，从而导致其整体分布范围缩小。我们的研究有助于理解气候变化如何改变这些受威胁物种的分布，迫使它们向美洲大陆的南部边缘迁移。
引言
气候变化可以通过多种方式影响生物多样性。它可能改变栖息地和群落组成（Moritz等人，2008年；Feeley等人，2020年；Sales等人，2020年）、生物多样性（Urban，2015年；Moura等人，2023a年；Moura等人，2023b年）、生态策略（Cooke等人，2019年）、物种物候（Bradshaw和Holzapfel，2001年；Parmesan，2007年；Charmantier等人，2008年）、生理机能（Dillon等人，2010年；Oswald等人，2010年）、疾病动态（Harvell等人，2002年；Pounds等人，2006年）以及物种的地理分布（Thomas，2010年；Chen等人，2011年；Lenoir和Svenning，2014年）等。特别是，气候变化可以通过减少气候适宜区域或提供新的栖息地来改变物种的地理分布（Huntley等人，2008年）。在所有因气候变化而发生的分布变化中，向极地和更高海拔地区的迁移最为常见（Chen等人，2011年；Lenoir和Svenning，2014年）。然而，并非所有物种都能扩散到新的适宜区域。此外，景观因素也可能限制物种的扩散（例如，生物地理屏障或人为因素；Schloss等人，2012年；Lawler等人，2013年；Sales等人，2019年）。鸟类对其气候适宜区域的变化非常敏感，且通常具有较高的移动能力，因此被认为是气候变化广泛影响的良好指标（Jetz等人，2007年；Cano Barbacil和Cano Sánchez，2016年）。温室气体排放的增加已经改变了气候，并且如果排放量保持现状，预计到2100年全球温度将上升1.5°C（政府间气候变化专门委员会IPCC，2023年；世界气象组织WMO，2025年）。这些排放量的急剧增加不仅导致温度升高，还改变了风型和降雨模式，极端天气事件（如热浪、干旱和洪水）的频率也在增加（例如，Dai，2006年；Christidis等人，2011年；Trenberth，2011年；Vose等人，2014年；Collins等人，2024年）。预计中纬度地区、半干旱地区、北极和南美洲季风区的温度将上升最为显著（政府间气候变化专门委员会IPCC，2023年）。在高纬度地区，尤其是南美洲南部，降水量有所增加，而北部地区的降雪量减少（Trenberth，2011年）。几乎所有大陆地区的年度最潮湿天数预计都会增加，即使在预计年平均土壤湿度下降的地区也是如此（政府间气候变化专门委员会IPCC，2023年）。
在南美洲南部，巴塔哥尼亚地区在过去60年里经历了显著的温度和降水模式变化。1950年至2010年间，该地区中心的年平均温度上升了0.5°C至1°C，整个巴塔哥尼亚地区的平均温度上升了0.4°C，夏季的温暖趋势尤为明显（Rosenblüth等人，1997年；SAyDS-阿根廷国家环境与可持续发展秘书处，2015年）。1968年至2001年间，降水和风型也发生了变化。巴塔哥尼亚中北部的西风显著减弱，而南部地区的西风增强，同时降水量大幅减少（Garreaud等人，2013年）。这些气候变化已经对该地区的生态系统、水资源和生物多样性产生了重大影响，给自然环境和当地社区带来了日益严峻的挑战（例如，Masiokas等人，2008年；Díaz等人，2023年；León-Mu?oz等人，2024年）。尽管巴塔哥尼亚位于南美洲最南部，排放的温室气体很少，但它仍然受到全球气候变化的影响。
巴塔哥尼亚的草地（当地称为“mallines”）是沿河谷或山坡分布的湿地，这些地方有持续的水源供应（Mazzoni和Vázquez，2004年）。这些生态系统对许多野生动物来说至关重要，因为它们是干旱地区的重要食物和水源。草地对该地区的生产力也很重要，因为它们被用于畜牧业，这是该地区的主要经济活动之一。这些标志性的巴塔哥尼亚湿地对气候变化极为敏感（Brinson和Malvárez，2002年）。预测表明，气温上升和降水模式的变化将减少可利用的水资源，从而改变其水文特征和植被结构。到2050年，适宜草地的面积预计将减少7.85%（Crego等人，2013年）。在某些地区，这些生态系统可能会消失，转变为其他类型的生态环境，从而影响许多物种的栖息地适宜性。这些变化可能会影响这些物种在该地区的分布和生存。
依赖巴塔哥尼亚草地生存的物种包括三种属于Chloephaga属的迁徙性黑雁：高地黑雁（C. picta）、灰头黑雁（C. poliocephala）和红头黑雁（C. rubidiceps）。它们是阿根廷和智利的特有物种，在繁殖季节会栖息在巴塔哥尼亚。这三种黑雁都出现在草原上，但灰头黑雁在开阔的林地和生态过渡区繁殖，而红头黑雁仅在麦哲伦草原繁殖（Matus等人，2000年；Cossa等人，2022年）。高地黑雁的分布范围最广，既在森林空地上也在草原上繁殖（Summers，1983年；Cossa等人，2018年）。上个世纪，由于过去和持续的威胁（包括被认为对农业有害的观念、狩猎、入侵物种、过度放牧以及风力发电场的开发威胁等），这些物种的数量急剧下降（Cossa等人，2017年；Cossa等人，2020a年；Cossa，2019年；Pedrana等人，2023年；Pergolani de Costa，1955年；Martín，1984年）。它们的数量呈下降趋势，并被列入阿根廷和智利的国家红色名录；其中红头黑雁在阿根廷被列为“极度濒危”，在智利被列为“濒危”（MAyDS（环境与可持续发展部）和AA（阿根廷鸟类协会），2017年；环境部，2024年）。尽管它们的繁殖分布有所不同，但草地对这三种黑雁来说都是必不可少的；这些湿地为它们提供了主要的食物来源，因为它们主要以该栖息地中的草本植物为食。此外，黑雁在草地种子的传播和苔藓植物的扩散中起着重要作用（Summers和Grieve，1982年；Willson等人，1997年；Lázaro等人，2021年），正如其他环境中的鹅类一样（Hattermann等人，2019年）。
由于气候变化，巴塔哥尼亚环境将发生的变化以及一些物种面临的威胁表明，像黑雁这样的关键受威胁物种的未来充满不确定性，需要进一步评估。我们的目标是研究气候变化对黑雁分布的潜在影响，因为这种影响关系到它们生存所需的关键环境。我们利用黑雁作为研究气候变化对该地区其他物种影响的代理指标，因为这些物种也需要草地等生产性环境。随着气温上升和降水模式的变化，巴塔哥尼亚草地的范围和位置将会改变，因此黑雁的分布也可能受到影响。由于这些物种分布在大陆的最南部，我们预计它们会向南和向更高海拔地区迁移，跟随剩余的草地和新形成的草地。
研究区域
本研究涵盖了整个巴塔哥尼亚地区（包括阿根廷和智利），即南美洲的南部圆锥区域，这里是迁徙性黑雁的繁殖地（纬度范围从32°S到55°S，面积超过1,100,000平方公里，图1）。该地区气候条件恶劣，不同地区的地理差异明显，植被类型多样，包括森林、草原、草地和灌木丛（Bisigato和Bertiller，2020年）。年平均温度在5°C到...之间变化
高地黑雁
短期内，一个全球气候模型（GCM）预测高地黑雁适宜气候区域的净面积略有增加，另一个模型预测略有减少，第三个模型预测显著减少（图2）。长期来看，所有三个GCM都一致预测其适宜区域将显著减少，在悲观情景下这种减少更为明显（图2）。悲观情景预测，到长期未来，只有15-48%的现有适宜区域能够保留下来，而乐观情景则估计...
讨论
我们发现，未来的气候变化情景将以不同的方式影响南美洲南部受威胁的黑雁的分布及其生存环境。总体而言，这些物种预计会向南和向更高海拔地区迁移，它们之间的重叠范围也会发生变化。特别是数量最多、分布最广的高地黑雁，预计在长期内会失去部分栖息地...
结论
我们研究了气候变化对三种标志性南美洲物种——栖息在巴塔哥尼亚草地的迁徙性黑雁的潜在影响。这三种物种的数量都在下降，被列为受威胁物种，其中一种被列为“极度濒危”。由于巴塔哥尼亚草地对气候变化非常敏感，因此它们所支持的生物多样性（包括鸟类和哺乳动物群落以及畜牧业）预计将受到威胁。
作者贡献声明
Natalia A. Cossa：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、方法论、调查、数据分析、概念化。Nicolás A. Lois：撰写 – 审稿与编辑、可视化、方法论、调查、概念化。Sergio A. Lambertucci：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法论、概念化。
致谢
黑雁的插图来源于《Birds of the World》（Carboneras和Kirwan，2020a；Carboneras和Kirwan，2020b；Carboneras和Kirwan，2024）。我们感谢Birdlife International提供的财务支持。
