本研究由才让扎西、刘玉萍、苏旭、郑莹晖、高宣琳、冯旭、韦凯悦、杨萍、孙成林等人合作完成，作者单位主要为青海师范大学生命科学学院、青海省青藏高原生物多样性形成机制与综合利用重点实验室以及高原科学与可持续发展研究院。研究成果发表在《生态学杂志》（Chinese Journal of Ecology），于2026年1月14日在线网络首发。
该研究属于生态学与生物地理学交叉领域，具体聚焦于物种分布模型（SDM）在特有植物保护中的应用。青藏高原作为全球生物多样性热点和生态脆弱区，其特有物种的生存状况备受关注。黄缨菊（Xanthopappus subacaulis）是一种仅分布于青藏高原及毗邻高海拔地区的特有药用草本植物，具有凉血止血等药用价值。然而，在全球气候变化加剧和人类活动干扰的双重压力下，其适生栖息地可能发生显著变化，进而威胁到该物种的生存与种质资源安全。在此背景下，明确其当前及未来潜在分布格局，识别关键环境驱动因子，对于制定科学的保护策略至关重要。本研究旨在通过整合最大熵模型（MaxEnt）和地理信息系统（Arcgis）技术，模拟黄缨菊在过去（末次间冰期、末次盛冰期、中全新世）、当前以及未来（2050s和2070s）不同气候情景下的潜在适宜分布区，以揭示其分布格局的历史变迁动态与未来变化趋势，明确主导环境因子，并最终为黄缨菊的种质资源保护、可持续利用及保护区规划提供科学依据。
研究的详细工作流程包含以下几个主要步骤。首先，研究团队系统收集了黄缨菊的地理分布数据。数据来源包括在青海、甘肃、四川、西藏等地的野外实地调查记录，以及全球生物多样性信息网络、中国国家资源标本平台、中国数字植物标本馆等公开数据库。为确保模型输入数据的质量，他们使用ENMTools软件对初始分布点进行了筛选，剔除了重复记录、无效记录以及空间自相关过高的位点，最终获得了93个有效的地理分布点作为模型构建的物种出现数据。
其次，是环境变量的收集与筛选。研究从全球气候数据库中获取了末次间冰期（LIG）、末次盛冰期（LGM）、中全新世（MH）、当前（Current）以及未来（2050和2070年代）的气候数据。未来气候情景考虑了SSP245（对应先前研究中的RCP4.5情景）等不同温室气体排放路径。初始环境变量集包括19个生物气候因子和1个地形因子（海拔）。为了避免变量间的多重共线性导致模型过拟合，研究采用皮尔逊相关系数进行检验，当两个变量间的相关系数绝对值大于或等于0.8时，则剔除其中一个贡献度相对较低的变量。经过这一筛选过程，最终确定了14个用于MaxEnt模型预测的关键环境因子，包括年平均气温、昼夜温差月均值、等温性、最暖季度平均温度、最冷季度平均温度、最湿月降水量、最干月降水量、海拔等。
第三部分是MaxEnt模型的构建与评估。研究者将处理后的黄缨菊分布数据（CSV格式）和筛选出的环境变量数据（ASC格式）导入MaxEnt 3.4.1软件。模型运行采用默认参数，最大迭代次数设置为100000次，并使用10折交叉验证法来评估模型的稳定性和准确性。模型输出结果包括物种存在概率的Logistic格式和ASC格式的栅格数据。模型性能通过受试者工作特征曲线（ROC）下的面积（AUC值）来评判。AUC值越接近1，表明模型预测的准确性越高。
第四部分是潜在适生区的提取与等级划分。将MaxEnt模型输出的物种存在概率栅格数据导入Arcgis软件中。研究者根据预测的概率值（P值），结合自然断点法和物种的实际分布规律，将潜在适生区划分为四个等级：非适生区（P<0.2）、低适生区（0.2≤P<0.4）、中适生区（0.4≤P<0.6）和高适生区（P≥0.6）。随后，利用Arcgis的空间分析功能，计算了各个历史时期、当前及未来不同情景下各适生等级的面积，并绘制了相应的空间分布图，以直观展示分布区的动态变化。
研究取得了一系列重要结果。首先，模型精度评估显示，经过10次重复运算，MaxEnt模型预测黄缨菊潜在分布区的平均AUC值高达0.977，表明该模型具有极高的预测准确性和可靠性，预测结果可信。
其次，关键环境因子分析结果表明，海拔和最暖季度平均温度是影响黄缨菊地理分布的两个最主要的环境因子。刀切法（Jackknife）检验显示，当单独使用这两个因子时，其对模型预测增益的贡献最大。响应曲线分析进一步揭示，黄缨菊的适生概率随海拔升高（至约3200米）和最暖季度平均温度升高（至约11℃）而增加，但超过这些阈值后，适生概率则呈现下降趋势。这清晰地刻画了黄缨菊喜冷凉、耐高寒的生态习性。
第三，在当前气候背景下，黄缨菊的总适生区面积约为46.50×10^4 km²，主要集中分布在青海省东部、甘肃省西南部、四川省北部和西部以及西藏自治区东部。其中，高适生区（7.56×10^4 km²）零散分布于祁连山脉南部、柴达木盆地东部及巴颜喀拉山脉等地；中适生区（14.44×10^4 km²）环绕高适生区分布；低适生区（24.50×10^4 km²）范围最广，延伸至喜马拉雅山脉东段和横断山脉。
第四，对过去气候情景的模拟揭示了黄缨菊分布区的历史动态。在末次间冰期（LIG），黄缨菊在中国西北部呈现出大范围、连续性的分布，总面积约为38.18×10^4 km²。到了末次盛冰期（LGM），其适宜分布区范围明显向青海湖附近收缩，总面积略微减少至37.67×10^4 km²，但高适生区面积有所增加。至中全新世（MH），适生区总面积（39.83×10^4 km²）与LGM时期相近，但高适生区面积较LGM显著减少。这一“冰期收缩、间冰期扩张”的模式与许多温带物种的响应规律一致，反映了气候波动对物种分布范围的深刻影响。
第五，对未来气候情景（SSP245）的预测显示，2050年和2070年黄缨菊的潜在分布格局存在一定波动，但其核心适生区（高适生区和中适生区）保持相对稳定。总体而言，黄缨菊的整个适生区呈现出向青海省海北藏族自治州东北方向扩张的趋势，青海湖地区被识别为未来的核心扩张区。值得注意的是，在不同排放情景下，2050年和2070年的适生区总面积存在差异，其中在SSP245（RCP4.5）情景下，适生区面积最大。然而，研究也指出，这些扩张区域恰好是人类活动密集且现有自然保护区覆盖率较低的区域，未来可能面临较大的生态保育压力。
本研究的结论具有多重意义。科学价值方面，研究综合运用MaxEnt模型和Arcgis，成功重建并预测了青藏高原特有药用植物黄缨菊在多时间尺度下的分布格局，明确了海拔和最暖季度均温是其分布的关键限制因子，深化了对该物种生态需求的理解。应用价值方面，研究成果直接服务于生物多样性保护实践。研究明确指出，黄缨菊的未来扩张热点区（如青海湖周边）与现有保护区网络存在不匹配，这为保护区的优化布局和新建提供了精准的靶区。同时，研究建议在扩张热点区优先增设自然保护地，并建立黄缨菊药用植物种质资源库，以协调资源开发利用与生态保护之间的矛盾，对青藏高原生物多样性保护和特色药用植物资源的可持续管理具有重要的指导意义。
本研究的亮点突出体现在以下几个方面：第一，研究视角全面，不仅关注当前分布，还追溯了末次间冰期、盛冰期和全新世等关键历史时期的分布状况，并预测了未来不同气候情景下的变化趋势，完整勾勒了该物种分布区的动态演变过程。第二，研究方法可靠，采用被广泛验证且性能优异的MaxEnt模型，并结合严谨的环境变量筛选流程和模型评估方法，保证了研究结论的科学性。第三，研究目标具有明确的保护导向，将基础研究与保护实践需求紧密结合，其关于“扩张热点区与保护区不匹配”的发现及相应建议，具有很强的现实针对性和决策支持价值。第四，研究对象特殊，黄缨菊作为青藏高原特有药用植物，其研究对于理解高寒地区特有物种对气候变化的响应模式具有代表性意义。
此外，研究在讨论部分还结合植物生殖生态学（有性繁殖对温湿条件的依赖）和青藏高原地质历史（高原隆升），对分布格局的历史变化成因进行了合理解释，丰富了结果的生物学内涵。研究也指出了自身局限性，如样本分布范围虽已尽力覆盖，但仍可能受采集偏差影响，未来可结合种群遗传学数据进行更深入的验证。总体而言，这是一项设计严谨、数据详实、结论明确且具有良好应用前景的物种分布模型研究。