气候是地球生态系统的一个关键支撑要素，为地球上的生物构筑了生存和发展的基本环境。据预测，随着全球平均气温和降水的持续变化，非洲地区极易受到气候变化的影响。气候变化可能会改变许多具有较高灭绝风险植物原始栖息地的环境，从而使其地理分布范围发生变化。非洲特有植物类群由于其生物复杂性低，适应范围窄，容易受到气候变化的影响而发生地理分布变化。此外，人为因素也会对物种的分布造成一定的影响。为了保护物种资源，有效地减少生物多样性丧失，我们需要预测气候变化对物种在生态系统中首选栖息地的潜在影响，并对影响其地理分布的变量进行研究。
黑炭木属（Xerophyta）隶属于翡若翠科（Velloziaceae），分布在非洲大陆、马达加斯加和阿拉伯半岛，在这些地区分别有45种、25种和1种，许多翡若翠科植物表现出极端的耐干性。近年来，非洲的黑炭木属植物因气候变化以及人类活动影响，导致其栖息地遭受破坏，但关于全球气候变化会如何影响黑炭木属特有物种的分布尚未见报道，因此研究气候变化对黑炭木属物种影响的机制能加深对该类群植物在生态系统中的分布情况，以及环境与植物相互作用的了解，从而更好的应对气候变化的挑战，为黑炭木属植物资源保护提供科学依据。
中国科学院武汉植物园东非植物区系与分类学科组的研究人员利用全球生物多样性信息服务网络平台GBIF数据库（http://www.gbif.org/）的物种信息以及来自World Clim2.1 (https://www.worldclim.org/data/worldclim21. html)的环境变量和MaxEnt模型，分析了过去、现在和未来气候变化情景下6种非洲的黑炭木属植物的适宜生境分布，并评估了气候变化对其未来栖息地分布的影响。结果表明，影响大多数黑炭木属植物适宜生境分布的主要气候变化是最干季度平均温度（Bio9）和最暖季度降水量（Bio18）。根据模型显示，热带非洲具有中度和高度适合黑炭木属植物类群的区域（图2），并与大多数记录的物种位置基本一致（图1）。不同气候条件下，黑炭木属植物现有分布范围的生境适宜性存在差异，对于大多数物种来说，无论在哪种气候条件下，适宜生境的收缩都大于扩张，RCP8.5时期的收缩范围最大（图3）。这些结果预测了非洲黑炭木属物种适宜生境的收缩和扩张，为该属物种栖息地的保护提供了重要信息。此外，现有非洲黑炭木属植物的记录和采样信息还很缺乏，仍需要积极对相关物种进行广泛记录和全面采样，这将对黑炭木属植物资源保护提供非常重要的信息。
相关研究成果以“Projected impacts of climate change on the habitat of Xerophyta species in Africa”为题发表在国际植物学期刊Plant Diversity上。研究工作得到中国科学院国际伙伴计划、中国科学院中-非联合研究中心项目、ANSO青年人才奖学金和中国科学院大学博士奖学金项目的资助。
图1 六种黑炭木属植物的分布记录图
图2 六种黑炭木属植物栖息地适宜性预测图
末次盛冰期(LGM)，中全新世(MH)，当前时期，未来RCP 4.5和RCP 8.5时期。物种对其栖息地的适宜性以不同的颜色表示，红色为高适宜，黄色为中等适宜，蓝色为低适宜。生境适宜度从0(蓝色低适宜)到1(红色高适宜)。
图3 六种黑炭木属植物过去和未来分布范围变化预测图
末次盛冰期(LGM)，20 000 BP，中全新世(MH)，6 000 BP，当前时期，未来RCP 4.5和RCP 8.5时期。稳定的区域用紫色表示，收缩的区域用红色表示，扩张的区域用绿色表示，未存在分布的区域用灰色表示。
