Simulation of potential distribution of Uraria in China based on maximum entropy model
-
摘要: 基于19个气候因子和203条狸尾豆属（Uraria）植物地理分布记录，采用最大熵模型（MaxEnt）对植物当前分布点的气候变量进行分析，推断其在末次盛冰期（LGM）、当前和未来气候（2070s）情景下的潜在分布；采用受试者工作曲线和刀切法对模型的准确性进行检验并探明影响该属在中国分布的气候因子。结果显示：最大熵模型模拟结果极准确，测试集和训练集假阳性值（AUC）分别达到0.934和0.936；影响该属植物分布的主要气候因子是最暖季节降水和最冷月份最低温度；广西、广东及台湾地区为该属在中国的起源中心。在全球气候变暖背景下，狸尾豆属植物的适生环境将向中国北部及东部沿海地区推移，且面积逐渐增加。Abstract: This study predicted the potential distribution of the genus Uraria under the Last Glacial Maximum (LGM) and current and future (2070s) climate scenarios using the maximum entropy model (MaxEnt). Based on 19 climatic factors and 203 distribution records, dominant factors were chosen using the Jackknife test and receiver operating characteristic (ROC) curves were used to evaluate the simulations. Results revealed that the accuracy of the prediction was "Excellent". The climatic factors with the greatest impact on the distribution of the genus were precipitation in the warmest quarter and minimum temperature of the coldest month. Guangxi, Guangdong, and Taiwan were determined to be the origin centers of the genus in China. With global warming, the suitable geographical distribution of Uraria will shift to the northern and eastern coastal areas of China.
-
Keywords:
- Uraria /
- Maximum entropy model /
- Environmental factors /
- Distribution modeling /
- Climate change
-
-
[1] 周继曾, 张焜, 张蓝月, 冼啟秋, 孙鹏珍, 杜志云. 益智的地理分布及适生区预测[J]. 安徽农业科学, 2018, 46(19):1-3. Zhou JZ, Zhang K, Zhang LY, Xian QQ, Sun PZ, Du ZY. Geographical distribution and prediction of potential region of Alpinia oxyphylla Miq.[J]. Anhui Agricultural Science, 2018, 46(19):1-3.
[2] 贺怡娴. 5种山胡椒属植物的地理分布模拟及主导气候因子分析[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2015. [3] 贺水莲, 孟静, 洪明伟, 李源, 张洵, 杨扬. 基于MaxEnt软件的忍冬与灰毡毛忍冬的适生分布区预测[J]. 云南农业大学学报, 2015, 30(5):777-783. He SL, Meng J, Hong MW, Li Y, Zhang X, Yang Y. MaxEnt-based prediction of potential distribution areas of Lonicera japonica and Lonicera macranthoides[J]. Journal of Yunnan Agricultural University, 2015, 30(5):777-783.
[4] 朱耿平, 刘国卿, 卜文俊, 高玉葆. 生态位模型的基本原理及其在生物多样性保护中的应用[J]. 生物多样性, 2013, 21(1):90-98. Zhu GP, Liu GQ, Bu WJ, Gao YB. Ecological niche modeling and its applications in biodiversity conservation[J]. Biodiversity Science, 2013, 21(1):90-98.
[5] 许春梅, 贺水莲, 杨扬, 邵青, 吴红芝. 深红龙胆的潜在分布区预测及适生性分级[J]. 西部林业科学, 2015, 44(4):63-68. Xu CM, He SL, Yang Y, Shao Q, Wu HZ. Prediction of potential distribution areas of Gentiana rubicunda and its suitability analysis[J]. Journal of West China Forestry Science, 2015, 44(4):63-68.
[6] 冉巧, 卫海燕, 赵泽芳, 张权中, 刘静, 顾蔚. 气候变化对孑遗植物银杉的潜在分布及生境破碎度的影响[J]. 生态学报, 2019, 39(7):2481-2493. Ran Q, Wei HY, Zhao ZF, Zhang QZ, Liu J, Gu W. Impact of climate change on the potential distribution and habitat fragmentation of the relict plant Cathaya argyrophylla Chun et Kuang[J]. Acta Ecological Sinica, 2019, 39(7):2481-2493.
[7] 孙文涛, 刘雅婷. 生物入侵风险分析的研究进展[J]. 中国农学通报, 2010, 26(7):233-236. Sun WT, Liu YT. Research progress of risk analysis of biological invasion[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010, 26(7):233-236.
[8] 王翀, 林慧龙, 何兰, 曹坳程. 紫茎泽兰潜在分布对气候变化响应的研究[J]. 草业学报, 2014, 23(4):20-30. Wang C, Lin HL, He L, Cao AC. Research on responses of Eupatorium adenophorum's potential distribution to climate change[J]. Acta Prataculture Sinica, 2014, 23(4):20-30.
[9] 王琦, 魏宇昆, 黄艳波. 中国弧隔鼠尾草亚属(唇形科)的分布格局[J]. 生态学报, 2015, 35(5):1470-1479. Wang Q, Wei YK, Huang YB. Research on distribution pattern of Subg. Salvia Benth. (Lamiaceae), an important group of medicinal plants in East Asia[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(5):1470-1479.
[10] Ohashi H. Desmodieae. Legumes of the World[M]. Kew:Royal Botanic Gardens, 2005.
[11] Ohashi H, Iokawa Y, Phon P. The genus Uraria (Leguminosae) of China[J]. J Jpn Bot, 2006, 81(6):332-361.
[12] Huang PH, Ohashi H, Iokawa Y. Flora of China:Vol. 10[M]. Beijing:Science Press, 2010.
[13] 杨衔晋, 黄普华. 国产狸尾豆属的研究[J]. 植物研究, 1981, 1(3):1-20. Yang XJ, Huang PH. A revision of the genus Uraria Desv. (Leguminosae) in China[J]. Bulletin of Botanical Research, 1981, 1(3):1-20.
[14] 杨衔晋, 黄普华. 中国植物志:第41卷[M]. 北京:科学出版社, 1995. [15] Hem K, Singh NK, Singh MK. Anti-inflammatory and hepatoprotective activities of the roots of Uraria picta[J]. Int J Green Pharm, 2017, 11(1):166-173.
[16] 王超, 梁辉, 郭俊明, 黄相中, 刘晓芳, 王炯. 滇南狸尾豆叶乙酸乙酯部分化学成分研究(Ⅱ)[J]. 中国民族民间医药, 2011, 20(2):28-29. Wang C, Liang H, Guo JM, Huang XZ, Liu XF, Wang J. Studies on chemical constituents of ethyl acetate extraction from leaves of Uraria lacei Craib(Ⅱ)[J]. Chinese Journal of Ethnomedicine and Ethnopharmacy, 2011, 20(2):28-29.
[17] 杨新周, 郝志云, 杨子仙, 马金晶. 狸尾豆中重金属元素的ICP-MS-内标法测定[J]. 时珍国医国药, 2014, 25(1):85-86. Yang XZ, Hao ZY, Yang ZX, Ma JJ. Determination of 6 kinds of heavy metal elements in Uraria lagoposioides by microwave digestion/ICP-MS method[J]. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research, 2014, 25(1):85-86.
[18] 陈艳, 思秀玲, 韦松, 许学健. 兔尾草化学成分的研究[J]. 中成药, 2009, 31(2):266-269. Chen Y, Si XL, Wei S, Xu XJ. Study on the chemical constituents of Uraria lagopodioides[J]. Chinese Traditional Patent Medicine, 2009, 31(2):266-269.
[19] 杨小良, 思秀玲, 曲磊, 严紫成, 许学健, 韦松. 兔尾草化学成分的研究[J]. 中成药, 2011, 33(2):343-345. Yang XL, Si XL, Qu L, Yan ZC, Xu XJ, Wei S. Study on the chemical constituents of Uraria lagopodioides[J]. Chinese Traditional Patent Medicine, 2011, 33(2):343-345.
[20] 管毕财, 陈微, 刘想, 蔡奇英, 刘以珍, 葛刚. 四照花物种分布格局模拟及冰期避难所推测[J]. 西北植物学报, 2016, 36(12):2541-2547. Guan BC, Chen W, Liu X, Cai QY, Liu YZ, Ge G. Distribution pattern and glacial refugia of Cornus kousa subsp. chinensis based on MaxEnt model and GIS[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2016, 36(12):2541-2547.
[21] 火艳, 李燕楠, 祝遵凌. 四种常绿乔木潜在及未来分布区模拟研究[J]. 中国野生植物资源, 2015, 34(4):72-76. Huo Y, Li YN, Zhu ZL. Simulation of potential distributions and future distributions for four evergreen trees[J]. Chinese Wild Plant Resources, 2015, 34(4):72-76.
[22] 郭杰, 刘小平, 张琴, 张东方, 谢彩香, 刘霞. 基于Maxent模型的党参全球潜在分布区预测[J]. 应用生态学报, 2017, 28(3):992-1000. Guo J, Liu XP, Zhang Q, Zhang DF, Xie CX, Liu X. Prediction for the potential distribution area of Codonopsis pilosula at global scale based on Maxent model[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2017, 28(3):992-1000.
[23] 邓飞, 李晓兵, 王宏, 张蒙, 李旭, 李瑞华. 基于MaxEnt模型评价紫花苜蓿在锡林郭勒盟的分布适宜性及主导因子[J]. 草业科学, 2014, 31(10):1840-1847. Deng F, Li XB, Wang H, Zhang M, Li X, Li RH. The suitability of geographic distribution and the dominant factors of alfalfa based on MaxEnt model in Xilin Gol[J]. Pratacultural Science, 2014, 31(10):1840-1847.
[24] 周扬, 易雨君, 杨雨风, 王文君. 基于最大熵模型预测水杨柳的潜在生境分布[J]. 水利水电技术, 2019, 50(10):73-81. Zhou Y, Yi YJ, Yang YF, Wang WJ. Predicting geogra-phical distributions of Homonoia riparia Lour. by using maximum entropy[J]. Water Resources and Hydropower Engineering, 2019, 50(5):73-81.
[25] 杨俊仙, 王雷宏, 徐小牛. 基于MaxEnt模拟三叶海棠的地理分布[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2013, 41(7):172-176. Yang JX, Wang LH, Xu XN. MaxEnt based geographic distribution pattern of Malus torigo[J]. Journal of Northwest A & F University (Natural Science Edition), 2013, 41(7):172-176.
[26] 孙宏禹, 李志红, 杨普云, 吴佳教, 肖春, 等. 基于最大熵模型的斑翅果蝇适生性研究[J]. 中国植保导刊, 2016, 36(12):66-73. Sun HY, Li ZH, Yang PY, Wu JJ, Xiao C, et al. Potential geographical distribution of Drosophila suzukii based on MaxEnt[J]. China Plant Protection, 2016, 36(12):66-73.
[27] 盛承禹. 中国气候总论[M]. 北京:科学出版社, 1986. [28] 王震哲, 吕长泽. 台湾植物志:第2卷[M]. 第2版. 台北:台湾师范大学出版社, 2012. [29] 乐远福, 郑卓, 黄康有, 万秋池. 亚热带东西部山地末次冰期气候变化的植被响应[C]//中国古生物学会. 中国古生物学会第十二次会员代表大会暨29届学术年会论文摘要集. 郑州:中国古生物学会, 2018. [30] 李垚, 张兴旺, 方炎明. 小叶栎分布格局对末次盛冰期以来气候变化的响应[J]. 植物生态学报, 2016, 40(11):1164-1178. Li Y, Zhang XW, Fang YM. Responses of the distribution pattern of Quercus chenii to climate change following the Last Glacial Maximum[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2016, 40(11):1164-1178.
[31] 张路. MAXENT最大熵模型在预测物种潜在分布范围方面的应用[J]. 生物学通报, 2015, 50(11):9-12. Zhang L. Application of MAXENT maximum entropy model in predicting potential range of species distribution[J]. Bulletin on Biology, 2015, 50(11):9-12.
-
期刊类型引用(10)
1. 姜垒，胡喻华，吴玉芬，梁键明，蒋庆莲，张铭，谭淦，何春梅，韦霄，施诗，唐光大. 基于MaxEnt模型的广东省红豆属植物潜在适生区研究. 广西科学. 2024(01): 149-166 . 
百度学术
2. 陈玉霜，李文庆，赵富伟，吴之坤，黄媛. 报春花科报春花属灯台报春组的潜在分布格局模拟. 云南师范大学学报(自然科学版). 2024(04): 50-56 . 百度学术
3. 李钰娴，刘臻婧，郭建茂，邓建英，朱琳聪，康艳青. 基于MaxEnt模型的湖南省竹叶花椒潜在适宜区划分. 农业工程. 2024(09): 73-81 . 百度学术
4. 裴茹，石召华，徐雷，胡俊杰，夏恒建，王圣军，王晨雨，叶利春. 基于最大熵模型和ArcGIS的夏枯草生境适宜性评价. 中国中医药信息杂志. 2024(11): 1-6 . 百度学术
5. 黄兴文，陈汝玲，林希昊，蔡佳仲，王振月. 岭南中草药狐狸尾的研究进展. 现代中药研究与实践. 2024(06): 97-102 . 百度学术
6. 陆康英，苏晨辉，邓成，林中大，陈月明，薛冬冬. 广东省杉木生长适宜性及分布预测. 东北林业大学学报. 2023(02): 62-69 . 百度学术
7. 左一帆，何宇凡，王璐，洒威，尚千涵，梁健，王乐，李忠虎. 东亚地区羊肚菌属物种响应气候变化的地理分布格局变迁. 应用生态学报. 2023(03): 777-786 . 百度学术
8. 郑芳，黄智聪，陈利君，王蒙，严岳鸿，陈建兵. 基于MaxEnt模型预测中国兰属植物的分布格局及主导气候因子. 广西植物. 2023(06): 1027-1040 . 百度学术
9. 梁键明，蒋庆莲，姜垒，张铭，吴玉芬，杨锦昌，杨沅志，蓝扬辉，唐光大. 基于MaxEnt模型预测气候变化下厚叶木莲在中国的潜在地理分布. 广西科学. 2023(06): 1133-1143 . 百度学术
10. 施展. 基于最大熵模型的全球森林土壤呼吸模拟分布研究. 农业与技术. 2021(04): 41-45 . 百度学术
其他类型引用(2)
计量
- 文章访问数: 513
- HTML全文浏览量: 5
- PDF下载量: 729
- 被引次数: 12
下载:
