Diversity and Distributions|我院彭少麟/周婷教授揭示气候与土地利用变化对红豆杉的交互效应

科普解读

气候变化（CC）与土地利用变化（LUCC）正在广泛改变植物赖以生存的环境。全球温度和降水格局的变化，影响着一片土地是否适合植物生长；城镇扩张等土地利用变化，则不断重塑着栖息地的面积与格局。这两类变化常常同时发生，共同影响植物的生存与分布。对于分布范围有限、适应条件较为苛刻的濒危植物而言，这种环境变化可能带来更严峻的生存考验。红豆杉属正是其中具有代表性的一类植物，其化石记录可追溯至恐龙仍活跃的早白垩世，是延续至今的古老植物类群。也是重要的药用植物资源——著名的抗肿瘤药物紫杉醇最初就是从红豆杉属植物中分离得到的。然而，药用价值带来的采集压力，加上栖息地丧失与气候变化，也让它们的野外生存面临多重挑战。保护红豆杉，既是在守护森林生物多样性，也是在保存珍贵的遗传和药用资源。那么，哪里才是它们能够长久安家的地方？研究以五种红豆杉为对象，把气候与土地利用变化放在一起分析，并将过去、现在和未来情景下的适宜生境地图叠合起来，寻找那些跨越不同时期仍可能适合生存的区域——“长期避难所”。这些地方并非永远安全的“保险箱”，却能帮助我们明确保护重点：既守住今天的家园，也为红豆杉的未来留出空间。

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以五种红豆杉（Taxus florinii、T. wallichiana、T. mairei、T. chinensis、T. cuspidata）为研究对象，构建了一套“模拟—优化”综合建模框架，将堆叠物种分布模型（SSDM）、斑块生成土地利用模拟（PLUS）与优化地理探测器（OPGD）耦合起来（图1），系统揭示了气候变化与土地利用变化（CC-LUCC）对红豆杉分布格局的独立效应与协同效应。未来CC-LUCC交互情景呈现出三种不同模式。两种因素的协同效应导致东南、华南和东北地区适宜生境面积减少24%（图2）。中国红豆杉受这种协同交互作用的影响最为严重，适宜生境面积损失率达 53%–67%。以气候变化为主导的独立效应使辽宁南部和黑龙江，以及华南的广西、广东和福建的适宜生境面积减少14%。以土地利用变化为主导的独立效应使云南和贵州等地区的适宜生境面积减少20%。其中，高山红豆杉和西藏红豆杉的适宜生境变化主要由LUCC驱动，LUCC引起的损失超过气候变化引起损失的5倍以上。

图1. 耦合 SSDM-PLUS-OPGD 集成建模框架，用于预测未来 CC-LUCC 交互作用对目标物种适生栖息地的影响。

图 2 2020—2040年CC和LUCC年际变化对适宜区域的综合影响。

研究发现，从末次间冰期（LIG）到全新世中期（MID）时期，高多样性区域有所增加，扩张了42.42 × 104 km2。适宜栖息地面积也在全新世中期时期达到峰值，为当代水平的1.4倍（图3A-图3H）。从MID到现在的栖息地丧失主要集中在华北和华南地区。由于CC和LUCC相互作用的综合影响，我们发现从历史时期到当前及未来情景的重叠区域将显著减少，重叠面积仅为49.59 × 104 km2（图3I）。这些重叠区域主要分布在中国西南、东南和东北的山区，是红豆杉的长期避难所。基于这些长期避难所与保护区之间的重叠百分比，我们进一步划定了六个优先保护区（图3J-图3O）。此外，我们发现仅有2.89 × 104 km2的长期避难所目前受到保护区的保护，表明保护存在显著空缺。

图 3 未来CC-LUCC情景下的长期避难所与优先保护区域。（(A)-(H)：当前—过去—未来重叠区域；(l)：长期稳定避难所；(J)-(O)：优先保护区域）

该成果以“Interactive Effects of Climate and Land Use Change on Taxus Species: An Integrated Modelling Framework for Identifying Long-Term Refugia”为题发表在生态学经典期刊Diversity and Distributions上。这是继周婷教授团队在Industrial Crops and Products（2025年8月）和Journal of Plant Ecology（2025年9月）揭示气候变化影响红豆杉属植物的分布与紫杉醇含量的又一成果，我院2026届博士研究生张朔（现为北京大学博士后）和研究生周娅洁为论文共同第一作者，周婷教授为通讯作者；我院研究生吴卓忆和龙茜也参与了该项工作；彭少麟教授指导了该项工作。该研究得到了教育部基础学科和交叉学科突破计划、国家自然科学基金重大项目、科技部基础工作专项等多个项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1111/ddi.70269