气候变化已经改变了全球生物多样性、植被分布格局和种间关系等,在一定程度上加速了物种灭绝速率,未来气候变化仍将持续影响物种的生存,这为全球生物多样性保护工作带来严峻的挑战。我国北方地区灌木树种在绿化荒山、保水固土和荒漠化防治等方面发挥重要作用,兼顾较高的经济和生态价值,在一定程度上改善北方生态环境和人民生活水平。然而,这些树种可能面临未来气候变化带来的威胁,因此对中国北方典型灌木树种脆弱性研究成为气候变化适应性管理的关键。 物种脆弱性适用于衡量物种抵御气候变化带来不利影响的能力,在全球气候变暖的背景下,中国北方地区灌木树种脆弱程度如何?是否会面临气候变化带来的威胁?现阶段中国自然保护区网络是否能够有效的应对这种威胁?目前这些问题尚不明晰。为了解决该问题,本研究以中国6种北方典型灌木树种作为研究对象[叉子圆柏(Sabina vulgaris)、花棒(Hedysarum scoparium)、狼牙刺(Sophora davidii)、黄刺玫(Rosa xanthina)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa)],通过量化各树种敏感性(气候生态位的边缘度与特异度),并结合模型预测未来气候条件下北方典型灌木树种的潜在生境适宜区变化,计算暴露度(生境适应区的面积大小与生境破碎化程度)、适应能力(受保护面积大小和人类干扰程度),综合成物种的总体脆弱性指数,刻画气候变化下中国北方典型灌木树种脆弱程度。旨在增进对气候变化下中国北方灌木树种灭绝风险的认识,为科学合理地制定中国北方灌木树种应对气候变化的适应性措施提供理论依据。研究结果表明: (1)花棒的生境适宜性主要受到与热量相关气候因子的影响,而与水文和热量相关气候因子对叉子圆柏、狼牙刺、黄刺玫、柠条锦鸡儿和酸枣的生境适宜性具有同等重要影响。这6种灌木树种里,其中狼牙刺的年均温范围最广,为-1.1℃~23.0℃,柠条锦鸡儿的范围最为狭窄,为-0.07℃~15.4℃。狼牙刺的最适宜年降水量也最为广泛,其范围为217~2036mm,黄刺玫对最适宜年降水量的范围最窄,为123~742mm。 (2)通过对物种脆弱性三个维度(敏感性、暴露度和适应能力)的计算可得,各物种总体脆弱性指数均为正且呈现增加趋势,表明各灌木树种未来暂时不会面临气候风险,且其抵御气候变化带来不利影响的能力将逐渐增强,树种脆弱性逐渐降低。各灌木树种在未来气候变化下都将获益,其中叉子圆柏是在未来气候条件下获益最少的物种,而柠条锦鸡儿是获益最多的物种。 (3)在量化物种脆弱性的各组分中,受保护面积变化组分对各灌木总体脆弱性的贡献将超过生境面积变化组分的贡献,表明当前中国自然保护区网络能够有效的应对中国北方灌木树种受到的气候威胁,同时也强调自然保护区网格在评估气候变化下物种脆弱性的研究中应受到重视。 (4)相较于传统单一维度方法(仅考虑生境面积变化),本研究采用的多组分多维度评估体系能够从物种敏感性、暴露度和适应能力3个维度分析,更加全面地评估了物种脆弱程度。同时,该方法体系具有较强的普适性,使得不同物种脆弱性之间具有可比性。