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如何把气候塞进巫师的水晶球里？

花匠小妙招
2024-10-07 08:32

忍饥挨饿的北极熊。全球变暖使得对北极地区夏季的浮冰消融得更早也更多，很大程度上恶化了依赖浮冰进行捕食的北极熊的生存状态。

图源：Wikipedia

近几十年来，人类活动导致温室效应不断增强，引起了全球范围的气候变暖。这一趋势威胁着全球无数生物的生存。为了在变化的气候下保护全球生物多样性，并更全面地评估未来气候变化在生态方面产生的影响，科学家已经提出多种分析气候变化对物种分布格局以及多样性的影响的方法论。本文将重点关注其中知名度最高，应用程度最广的方法论之一：生物气候包层模型（bioclimate envelope model），介绍其基本概念、分类标准、应用领域等方面。虽然目前它面临着诸多方面的质疑，但在宏观尺度上充足的成功案例仍然足以肯定其在预测气候变化对物种分布影响以及其他生态学研究领域的价值。

介绍

生物气候包层模型也被称为“生态位模型”，“栖息地适宜性模型”和“物种分布格局模型”。它通过寻找气候因素和物种在自然界中分布格局的联系，来定义一组物种可以在其中维持种群的气候环境条件。生物气候包层模型最常见的应用就是预测气候变化对物种分布格局的影响。

生物气候包层模型的根基来源于英国生态学及动物学家乔治·伊夫林·哈钦森于1957年提出的生态位理论（ecological niche theory)。哈钦森将基本生态位（fundamental ecological niche）定义为一个物种能够生存生长的环境条件的集合。从定义上来说，“纯粹”的生物气候包层模型只将基本生态位中的气候变量因素纳入考虑，而不考虑其他可能影响物种分布的环境因素，如不同地区的土壤类型、资源丰富程度、以及捕食与被捕食的生物关系等。

基本生态位(fundamental ecological niche)：基本生态位是一个物种能够生存的所有环境条件，由物种的变异和适应能力所决定，不受地理、捕食或者竞争等因素的影响。

实际生态位(realized ecological niche)：基本生态位的一部分，考虑到了生物因素和它们之间的相互作用。或者说，是自然界中真实存在的生态位。

值得注意的是，虽然生物气候包层模型大部分的应用在于预测气候变化对物种分布格局的影响，但是在生态学的一些其他领域，比如自然保护区的地址选择和设计、评估未来物种入侵和疾病传播的危险、以及寻找适宜进行物种恢复、迁移或重引入的地区，该模型也可以为决策提供帮助。

两种广义分类标准及案例

气候变化包层模型可以按照两种广义分类标准而分成两大类。第一大类气候变化包层模型基于物种分布格局和环境变量之间的实证关系，通过构建相关性模型预测气候对物种的影响。第二大类则基于生理学去分析气候参数与物种反应之间的机理。因此，这类模型是基于一个物种在气候层面上的生理限制来确定物种的气候生态位。

这个世界非常的复杂，而模型是我们为了理解世界而做的简化，也许它们并不够精确，但是在我们需要建议时，它们非常得有效。

图源：网络

想要更真实准确地模拟气候变化对物种分布的影响，我们需要更好地理解影响物种分布格局的诸多因素之间复杂的相互作用，并根据不同情况选择最适宜的模型和技术。

本文由前三篇文献概译

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编译 | 孙祥荣

小土豆班成员。来自北京的高中生，对气候变化，可持续发展和野生动物保护等领域十分着迷；同时十分热爱金属乐和电吉他。

编辑 | 王柳枫

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