气候变迁下的植物保护——密花石豆兰与清香木面临的挑战 |海湿讯

摘要：当前，全球生物多样性面临着前所未有的危机。人类活动，如土地开发、过度采伐、污染和气候变化，导致了物种栖息地的丧失与破坏。这不仅对生态系统造成了严重影响，还威胁到了许多重要植物和动物物种的生存。在这种背景下，保护具有经济和生态价值的物种，特别是具有药用价值的植物

本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：

王芊佳（编译）

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海湿·引言

当前，全球生物多样性面临着前所未有的危机。人类活动，如土地开发、过度采伐、污染和气候变化，导致了物种栖息地的丧失与破坏。这不仅对生态系统造成了严重影响，还威胁到了许多重要植物和动物物种的生存。在这种背景下，保护具有经济和生态价值的物种，特别是具有药用价值的植物，就显得尤为重要了。

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，由波兰玛尔堡大学研究人员领导的研究团队，发布了一项关于气候变化对药用植物密花石豆兰（Bulbophyllum odoratissimum）及其主要寄主树清香木（Pistacia weinmannifolia）栖息地影响的研究。该研究于2024年9月30日发表于《科学报告》（Scientific Reports）期刊上。该研究通过分析全球变暖对这两种植物栖息地的潜在影响，提出了气候变化下生物多样性保护的新思路。

密花石豆兰，作为一种分布在东南亚的药用兰花，广泛用于治疗肺结核、慢性炎症以及骨折等疾病。其含有多种具有生物活性的化合物，如酚酮、双酚类和二氢苯乙烯，被认为具有治疗癌症的潜力。尽管如此，密花石豆兰的生存面临着气候变化、栖息地破坏和过度开发等多重威胁。跟许多热带和亚热带的兰花一样，密花石豆兰是附生植物，其生长依赖于特定的寄主树木。清香木（Pistacia weinmannifolia）是密花石豆兰的主要寄主树之一，主要分布在缅甸北部和中国西南部，是本研究中关注的寄主物种之一。

上图：密花石豆兰及其附生的树种的当前潜在分布范围。图源：Kolanowska, M. , Scientific Reports (Sci Rep) ISSN 2045-2322 (online)

这项研究采用了基于机器学习的模型，评估了气候变化对密花石豆兰及其寄主树清香木栖息地的影响。研究结果表明，在SSP5-8.5排放情景下，气候变化将导致这两种物种适宜栖息地的显著减少，特别是在它们分布的南部地区。预计这种栖息地损失将超过56%，而在北部地区，新的适宜栖息地则可能逐渐开放。此外，气候变化将加剧密花石豆兰与清香木的地理分布重叠，进一步影响其生存环境。

上图：在不同气候变化情景下，密花石豆兰适宜生态位的未来分布情况。图源：Kolanowska, M. , Scientific Reports (Sci Rep) ISSN 2045-2322 (online)

该研究还发现，尽管气候变化将使其他潜在的寄主树种只能偶尔为密花石豆兰提供栖息地，清香木仍然是未来能够继续支持兰花种群的重要寄主树。在这种情境下，研究团队强调，保护这些潜在栖息地至关重要，尤其是在气候变化的背景下，这些区域应被优先列为保护区，以确保这两种药用植物的长期生存。

科研人员首次评估了密花石豆兰及其寄主树未来地理分布的变化，并提供了关于气候避难所的关键数据。这不仅为药用植物的保护提供了新的视角，也为全球生物多样性保护的战略规划提供了科学依据。

密花石豆兰。图源：Basu Dev Neupane

【研究方法和结论】

该研究团队从全球生物多样性信息平台（GBIF）等权威数据库中，收集了密花石豆兰及其五种附生树种的分布数据。为保证数据精度，所有采样点的地理信息精度控制在1公里以内。对数据进行严格筛选后，研究团队利用地形异质性将采样点稀释，以去除重复和采样偏差。最终筛选出的分布数据在地形较平缓地区的最小间距为25公里，而在地形复杂区域为5公里。这些数据为进一步的生态位模型分析提供了可靠的支持。

为了精确预测当前及未来的分布范围，研究团队运用了基于最大熵法的生态位建模工具（MaxEnt 3.3.2），并从WorldClim v.2.1气候数据库中提取了19种生物气候变量作为模型输入。数据涵盖了月均温和降水量等信息，反映了与植物生长密切相关的气候因子。为避免自相关对模型的干扰，研究团队采用皮尔森相关系数分析剔除了高度相关的变量。最终分析则采用了多种未来气候情景（包括SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5），这些情景代表了不同温室气体排放路径及其可能带来的全球变暖影响。

研究结果表明，随着气候变暖，密花石豆兰的适生栖息地将显著减少。即使在较温和的SSP1-2.6情景下，其适生范围预计仍将减少20%；而在SSP5-8.5的高排放情景下，适生范围可能缩减多达64%。这种栖息地损失主要集中在分布区域的南部，然而在喜马拉雅山脉东部和青藏高原东部，气候避难所的出现可能会为密花石豆兰的生存提供一些空间。

在附生树种方面，清香木作为密花石豆兰的主要附生树种，其适生栖息地同样面临大幅缩减的风险，预计减少14%至32%。尽管其分布范围的南部将大幅减少，但中部地区或将成为其新的适生区域。其他附生树种（如紫薇、达尔贝格黄檀等）则表现出分布范围的大幅扩展趋势。例如，紫薇在SSP5-8.5情景下的适生范围可能达到目前的23倍。然而，由于这些树种的低传播能力，它们的自然迁移范围可能无法扩展到新的适生区域。

密花石豆兰与附生树种分布的重叠分析显示，清香木与其分布重叠度较高，在高排放情景下，超过56%的密花石豆兰种群将位于清香木的适生范围内。与此相对，其他树种（如红树和印度小花紫檀）的适生范围虽然有所扩大，但与密花石豆兰的分布重叠度仍然较低。

研究结果表明，识别气候避难所对保护密花石豆兰及其生态系统至关重要，尤其在当前气候条件难以保持的情况下，南部喜马拉雅和青藏高原东部等气候避难所将成为物种长期存续的重要保障。研究建议将保护工作重点放在这些未来适生区域，为密花石豆兰的生存提供更稳定的环境。此外，研究指出，由于清香木等附生树种的复杂生态角色，保护其在原生环境中的生长将更为关键。未来的保护政策应充分考虑气候变化对生态系统的多层次影响，确保附生植物与附生树种间的协同关系得以保持。

该研究为气候变化背景下的物种保护提供了新的思路和方法，同时也为生物多样性保护政策的制定提供了科学依据。感兴趣的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者可以参看全文：

Kolanowska, M. Climate change will decrease the coverage of suitable niches for Asian medicinal orchid (Bulbophyllum odoratissimum) and its main phorophyte (Pistacia weinmannifolia). Sci Rep 14, 22656 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-73248-4