Analog —— 生物 多样性 Nature 2020 The projected timing of abrupt ecological disruption from climate change.pdf
本文研究了气候变化导致的生态系统突变的时间和空间模式，并预测了物种对超出其生态位极限的气候条件的暴露时间。以下是主要内容：
**1. 研究背景与目标：**
* 气候变化是生物多样性丧失的主要驱动因素，但生态系统突变发生的具体时间和方式尚不清楚。
* 研究目标是预测物种暴露于超出其生态位极限的气候条件的时间，从而评估气候变化对生物多样性的潜在影响，并为应对措施提供依据。
**2. 研究方法：**
* **物种数据：** 使用了来自国际自然保护联盟（IUCN）和国际鸟盟的30,652种鸟类、哺乳动物、爬行动物、两栖动物、海洋鱼类、底栖海洋无脊椎动物以及珊瑚和海草的专家验证的范围图。
* **气候数据：** 使用了来自22个全球气候模型（CMIP5）的温度和降水预测数据，包括历史数据（1850-2005）和RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的未来预测（2006-2100或2006-2300）。
* **生态位定义：** 基于历史气候数据，定义了物种的生态位上限，即物种在其地理范围内的历史最高温度或最低降水。
* **暴露时间：** 将物种在特定地点暴露于超出其生态位极限的气候条件的时间定义为当地温度或降水持续超过历史上限的时间。
* **地平剖面：** 构造了地平剖面，表示一个物种组合中，暴露于超出其生态位极限的气候条件的物种的累积百分比。
* **关键指标：** 使用了三种关键指标描述地平剖面：
* **暴露幅度：** 暴露于超出气候极限的物种的百分比。
* **暴露突发性：** 暴露时间集中在最大暴露发生的十年内的物种的比例。
* **暴露时间：** 物种暴露发生的中间年份。
**3. 研究结果：**
* **暴露的普遍性：** 在RCP8.5情景下，预计到2100年，81%的陆地物种组合和37%的海洋物种组合将至少有一个物种暴露于前所未有的高温。
* **热带地区的风险最高：** 热带地区物种的暴露幅度最大，因为历史气候变异较小，许多物种的生存温度接近其上限。
* **暴露的突发性：** 多数物种组合的暴露都表现出高度的突发性，即多数物种的暴露时间集中在一个十年内。
* **空间模式：** 热带地区、印度次大陆和印度洋-太平洋地区面临的风险最高。
* **时间模式：** 在RCP8.5情景下，这种突然暴露事件最早可能在2030年前出现在热带海洋，到2050年前后蔓延到热带森林和较高纬度地区。
* **缓解影响：** 将全球变暖限制在2摄氏度以下，可以使2%以下的物种组合经历突发暴露，而4摄氏度的变暖将使15%的物种组合面临风险。
**4. 讨论：**
* **生态系统突变风险：** 暴露的突发性可能导致物种的突然而严重的损失，并对当地的生物多样性和生态系统服务产生灾难性影响。
* **保护对策：** 减少排放，延迟对危险气候条件的暴露，为生态系统适应提供时间。保护区也面临风险。
* **不确定性：** 结果可能低估了风险，因为分析中未考虑极端天气事件、气候变量之间的协变以及物种的局部适应。
* **生态地平线：** 暴露于超出其生态位极限的气候条件，标志着一个“生态地平线”的跨越，超过这个“地平线”之后，可能会出现灾难性的物种损失。
**5. 结论：**
* 气候变化可能导致生态系统发生突然而剧烈的变化，对生物多样性构成严重威胁。
* 应对措施包括大幅减少温室气体排放，从而延缓物种暴露于危险气候条件的时间。
* 加强监测、建立保护区以及辅助迁移和适应措施，对减轻气候变化影响至关重要。
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