张健教授课题组在《Global Change Biology》发现物种灭绝风险的区域差异

【写在前面的话】

故事从校园常见的一种植物来说起吧~

下面这个植物，俗名“马褂木”，学名鹅掌楸。

鹅掌楸 (Liriodendron chinense)

[照片来自网络. 侵删]

而它还有个兄弟，叫北美鹅掌楸。同属的它们，前者仅分布在中国，而后者仅分布在北美东部，是典型的东亚-北美间断分布属植物。

北美鹅掌楸 (Liriodendron tulipifera)

[照片来自网络. 侵删]

达尔文在给Asa Gray的一封信中，写道：“没有什么比东亚与北美东部之间的区系相似性大于北美东部与北美西部区系相似性这一现象更令我惊讶”。

"Nothing has surprised me more than the greater generic & specific affinity with E. Asia than with W. America. Can you tell me (& I will promise to inflict no other question) whether climate explains this greater affinity? or it is one of the many utterly inexplicable problems in Bot. Geography? Is E. Asia nearly as well known as West America? so that does the state of knowledge allow a pretty fair comparison?"

https://www.darwinproject.ac.uk/letter/DCP-LETT-1973.xml

东亚-北美间断分布属植物一共有52个属。看看它们的照片，是不是长得很像？

[照片来自网络. 侵删]

尽管这些属在数百万年以前已形成间断分布，目前仅分布在东亚和北美东部，且在属的水平保留着相似且保守的气候生态位，但在当前与未来气候变化背景下，由于北美和东亚两个地区在气候变化、人类干扰强度等的差异，这些间断分布的物种未来的命运如何呢？

【正文】

为了比较东亚-北美间断分布属植物物种灭绝风险的区域差异，本研究以东亚-北美52个间断分布属的554个植物物种为研究对象，利用物种分布模型评估和比较在本世纪末不同二氧化碳排放场景下(RCP2.6和RCP8.5)气候和土地覆盖变化对这些物种灭绝风险的影响。

研究结果表明，在本世纪末RCP8.5情景下，东亚和北美东部分别有49%和39%的间断分布属物种将面临灭绝风险。无论是否考虑物种的迁移，东亚地区具有灭绝风险的物种数量和比例都高于北美东部，而且区域灭绝风险的差异在低排放场景下(RCP2.6)更加明显(图1)。在属水平上也得到相似的结论(图2)。值得注意的是，在RCP8.5情景下，本研究预测分别有19个 (不考虑迁移)和 13个(考虑迁移)物种将在东亚地区发生区域灭绝。

图1. 在RCP2.6和RCP8.5情景下，东亚和北美东部丧失大于30%、50%和80%当前适宜生境的物种比例和物种数。左列和右列是分别不考虑和考率物种迁移的情况下。

图2. 在考虑物种迁移的情况下，属水平上间断分布属灭绝风险在东亚和北美东部地区的比较。系统发育树末端为属名，属名后括号的数字分别表示东亚(内部)和北美东部(外部)该属的物种数。饼图中的颜色表示不同适宜生境变化范围内的物种数占总物种数的百分比，内、外饼图分别为东亚和北美东部。

研究发现，相比于北美东部，东亚地区具有更多小分布范围的间断分布属物种(更多的属分布在1:1线的下面，图3 a-c)。从适宜生境丧失来看，东亚地区间断分布属适宜生境的丧失也大于北美地区(图3 d-e)。此外，两个地区的物种适宜生境的丧失均随物种当前分布范围的增加而降低(图4)，说明分布范围小的物种更容易灭绝。

图3. 东亚-北美间断分布属当前分布范围(a)、未来分布范围(b-c)和适宜生境丧失(d-e)之间的关系。

图4. 在RCP2.6和RCP8.5情景下，物种适宜生境丧失与物种当前分布范围之间的关系。左列和右列分别是东亚和北美东部。

对影响这些灭绝风险的环境因子的比较发现，驱动间断分布属物种灭绝风险的主要环境变量在两个大陆区域存在差异。在东亚，物种的灭绝风险主要受到年温度范围的变化和农田扩张的影响，而年降水是影响北美东部物种灭绝的主要因素。

综上所述，东亚地区更强的气候和土地覆盖变化以及更多狭域分布的物种，导致这些间断分布属的物种在东亚地区具有更高的灭绝风险。本研究结果强调了不同区域环境变化的差异可能会导致具有相似生态位的物种具有不同的灭绝风险，在当前的和未来的气候变化与人类活动影响下，将面临完全不同的命运。

全文链接：http://dx.doi.org/10.1111/gcb.15525

Song, H., Ordonez, A., Svenning, J-C., Qian, H., Yin, X., Mao, L., Deng, T. and Zhang, J. Regional disparity in extinction risk: comparison of disjunct plant genera between eastern Asia and eastern North America. Global Change Biology in press doi:10.1111/gcb.15525

作者：宋厚娟