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研究人员为探究寒地两栖动物分布范围变化，结合多种模型研究，发现其取决于多种因素，对保护有重要意义。
# 气候变化下北美寒地两栖动物的生存挑战与应对：一项关键研究解读
在地球的生态舞台上，两栖动物是一群独特而敏感的 “演员”，尤其是那些生活在寒冷地区的两栖动物。随着全球气候变化的步伐日益加快，它们的生存面临着前所未有的挑战。
以往的研究已经表明，物种的分布往往与气候条件紧密相连。在漫长的历史长河中，当气候在冰川期和间冰期之间转换时，物种的分布范围也随之扩张或收缩。而如今，快速的气候变化正推动着物种向更高海拔或纬度迁移。对于寒地两栖动物来说，它们原本适应的寒冷环境正在逐渐改变，适宜生存的空间不断变化，这不仅影响着它们的生活，还可能威胁到整个物种的生存和遗传多样性。
然而，在研究物种对气候变化的响应时，一个关键因素常常被忽视 —— 扩散能力。想象一下，两栖动物就像一群努力寻找新家的 “居民”，但它们的 “迁徙之路” 充满了困难。如果它们的扩散能力有限，无法跟上气候变化的速度，就可能被困在逐渐变得不适宜生存的环境中，面临灭绝的风险。而且，不同的扩散特征，如扩散距离、扩散概率和长距离扩散等，对物种分布范围的影响也各不相同。在这样的背景下，研究人员迫切需要了解这些因素是如何相互作用的，以便更准确地预测寒地两栖动物的未来命运。
为了揭开这些谜团，来自北达科他州立大学（North Dakota State University）、华盛顿州立大学（Washington State University）等机构的研究人员 Travis Seaborn、Erica J. Crespi 和 Caren S. Goldberg 展开了一项深入的研究。他们的研究成果发表在《Biodiversity and Conservation》上，为我们理解寒地两栖动物在气候变化下的生存状况提供了重要线索。
研究人员在这项研究中，综合运用了多种技术方法。首先是生态位模型（Ecological Niche Model，ENM），它就像是一个 “生态探测器”，通过分析物种当前的生存环境信息，预测在不同气候变化情景下物种适宜生存的区域。研究人员利用从全球生物多样性信息设施（Global Biodiversity Information Facility，GBIF）获取的物种存在数据，以及从 WorldClim 数据库提取的环境数据，构建了这些模型。同时，他们使用了 MigClim 软件包，将生态位模型与扩散限制相结合，模拟物种在不同扩散参数下的分布变化。此外，还进行了敏感性分析，以确定哪些扩散因素对物种分布范围的影响最大。
下面来看看具体的研究结果：
- 分布模型：研究人员发现，不同物种的模型拟合度和最佳模型参数存在差异。通过 ENMeval 进行调优后，模型的测试 AUC 值表明模型具有较好的预测能力。预测结果显示，在气候变化情景下，物种适宜生存的区域发生了变化，一些原本不在已知范围内的区域，其适宜性概率值随着气候变化显著增加。而且，不同物种对环境变量的依赖程度不同，例如 “Precipitation of the Coldest Quarter”（BIOCLIM19）对其中 3 个物种最为重要。
- 全范围分布与扩散估计：当考虑扩散因素时，平均扩散模型的结果更接近零扩散模型，而不是无限制扩散模型。这表明即使在模拟中使用了一些可能高估扩散能力的参数，扩散限制仍然对物种分布范围的变化有显著影响。在高碳排放情景（SSP5 - 8.5）下，部分物种（如 A. macrodactylum、P. maculata 和 L. sylvaticus）的分布范围平均有所下降，但所有寒地两栖动物的平均分布范围有所增加；在低碳排放情景（SSP2 - 4.5）下，部分物种（如 P. maculata 和 L. sylvaticus）的分布范围下降，且整体变化幅度较小。敏感性分析表明，扩散距离、长距离扩散距离和扩散概率是影响物种分布范围变化的关键参数。
- 南部范围 / 后缘分布与扩散：南部范围边缘的个体向核心区域移动并定居的能力取决于扩散模型和情景。在高碳排放情景下，南部边缘的收缩最为明显，L. sylvaticus 受到的影响最大，在某些扩散模型下甚至面临完全灭绝的风险。南部范围边缘模型的敏感性分析结果与全范围模型相似，但也存在一些差异，这可能反映了南北边缘对气候变化响应的不同。
从研究结论和讨论部分来看，这项研究意义重大。研究表明，未来寒地两栖动物的分布范围变化取决于扩散能力、气候变化速率和初始范围大小的相互作用。尽管物种有向北迁移的趋势，但总体分布范围仍在缩小。这一结果与以往对两栖动物的研究结果相符，也强调了在研究物种对气候变化的响应时，必须考虑扩散因素。而且，研究发现不同物种对气候变化的响应存在差异，这凸显了深入了解物种扩散特征的重要性。
此外，研究还指出，在高碳排放情景下，许多物种在南部范围可能会出现完全死亡的情况，这可能导致局部适应性的丧失，进而影响物种的遗传多样性。这一发现为保护这些物种敲响了警钟。对于保护工作而言，研究结果为确定重点保护区域提供了依据。例如，对于 L. sylvaticus，需要重点保护其东南部范围；对于 P. maculata，则应关注南部边缘的中部区域。同时，研究还强调了减少碳排放的重要性，因为这可以在一定程度上缓解物种面临的生存压力。如果无法通过增加种群连通性等常规管理策略来保护物种的多样性，那么对于扩散受限的物种，可能需要进行 translocation（物种迁移），但这一策略在实际操作和道德层面都面临挑战。
综上所述，这项研究为我们提供了关于寒地两栖动物在气候变化下生存状况的重要信息，也为未来的研究和保护工作指明了方向。研究人员表示，未来需要更多关于物种扩散特征的数据，以及对物种在整个分布范围内遗传模式、适应性变异的研究，以便更好地理解这些物种在气候变化中的应对机制，从而制定更有效的保护策略。
