在亚洲东北部地区,细石叶技术是旧石器时代晚期人类适应气候和环境的最关键因素之一.学术界围绕细石叶技术产生很多讨论,其中起源、技术演变及技术类型的区域分布是被关注的几个关键问题.细石叶技术可分为初始、成熟、简约几个技术发展阶段,压制法的运用是细石叶技术成熟的关键,细小化的特点决定了各类细石叶使用功能上的区别并不显著.因而在实践层面上,细石叶技术的判定应重视石核和产品形态、技术生产流程、产品的使用意义、强调剥片策略分析,不应限定细石叶的剥制方法.末次盛冰期时,华北地区与中国东北地区、俄罗斯远东、日本北部等所构成的"北方区域"形成分别以船形石核、两面预制的楔形石核为主的二元分化格局,虽然出现过文化上的交叉融合,但是两个区存在以宽、窄楔形石核为主的现象,二元状态没有从根本上发生改变.细石叶技术的起源、成熟、分化与H3、H2、末次盛冰期几次冷事件间有较好的耦合关系,显示出环境驱动力仍然是导致史前人类生存策略变化的关键因素.

地层孢粉数据是古植被和古气候重建等古环境研究的重要基础.孢粉数据库推动古环境研究从点到区域和全球尺度,从定性到定量,从而实现在大空间尺度和长时间序列上探索植被、气候和人类干扰的相互关系,以更好地理解地球系统的演变.该数据集整合了全国第四纪末期(5万年以来)共372个地层花粉序列,涵盖790个花粉类群,样点分布于中国30个省级行政区与领海.数据集包含地层花粉采样点的地名、经纬度坐标和海拔高度、数据来源、样品类型、沉积物长度、样品数量、测年方法及测年数量、时间跨度和参考文献,以及每个采样点的花粉含量百分比.数据主要来源于20世纪80年代至今.采样点集中分布在温带和亚热带森林、温带草原和荒漠以及青藏高原高寒植被区域;在深海到青藏高原不同海拔高度都有分布,但集中在海拔2 000 m之下.按照数据来源区分,原始数据样点178个,占47.8％;数值化数据194个,占52.2％.按照样品类型分类,多数样点为湖泊样品(151个)、冲积物/洪积物样品(99个)与泥炭样品(67个),占总样点数的85.2％.年代测定的主要方法为放射性碳同位素手段(占样品总数的93.8％),大部分记录有2-10个测年数据.采样点的平均花粉类群数量是19个,以4-30个花粉类群的采样点最多.代表性花粉类群(松属(Pinus)、栎属(Quercus)、蒿属(Artemisia)、禾本科)含量的时空分布格局表明,从末次盛冰期到全新世,这些花粉科属的分布范围扩大,含量也增加,但分布区域具有分异.半个多世纪以来,孢粉学工作者建立中国大部分地区的地层花粉记录,为探究古环境演变及其气候变化、人类活动驱动机制奠定了重要的基础.

大花杓兰(Cypripedium macranthos)隶属兰科杓兰属,是国家二级重点保护野生植物,与大多数杓兰属植物分布在我国西南山区不同,主要分布于我国的华北、东北和台湾等地区.多年来,过渡采挖等导致了大花杓兰种群数量和个体数目急剧下降.鉴于大花杓兰特殊的分布格局和濒危现状,选择过去、当前和未来8个气候情景,利用MaxEnt物种分布模型结合38个环境变量及来源于数据库和最新实地调查的80个分布位点进行建模,分析了影响大花杓兰分布的关键环境变量,预测了其在当前、过去和未来气候情景下的适生区及其分布中心和迁移趋势.结果表明:当前情景下,大花杓兰适生区主要分布在我国东北和华北地区.影响其分布的5个关键环境变量分别是:UV-B最强月份均值(UV-B3,贡献率:54.0％)、森林覆盖率(FOR,贡献率:14.3％)、降水量季节性变化(BIO15,贡献率:7.4％)、温度季节性变动系数(BIO4,贡献率:6.8％)和草/灌木/林地(GRS,贡献率:4.6％).其中,紫外辐射相关变量是首次被运用在杓兰属植物的适生区分布预测中,并被证实对大花杓兰的分布具有重要影响.过去3个气候情景下大花杓兰总适生区面积受冰期影响呈现先减少后增加的状态,未来4个气候情景与当前情景相比有增加的趋势.大花杓兰适生区分布中心除末次盛冰期位于河北省外,其余7个气候情景下均位于与辽宁省相近的内蒙古自治区东南部区域.气候变化背景下,采取对预测的适生区全面资源调查、生境和生长监测、科普宣教等策略对大花杓兰的保护至关重要.本研究的预测结果能够为大花杓兰甚至杓兰属植物的保育策略的制定提供理论性参考.

气候变化正深刻地影响着植物的地理分布格局,预测紫堇属植物的潜在适生区有利于认识气候变化对紫堇属植物分布的影响,对制定紫堇属植物的保护策略具有重要意义.以紫堇属植物作为研究对象,基于优化的MaxEnt模型,对1910个紫堇属植物分布点和22个环境因子进行潜在适生区预测,探讨影响紫堇属植物分布的主要环境因子,并预测其在末次盛冰期(last glacial maximum,LGM)、当代(Current)、未来 2021-2040 年(2040s)、2041-2060 年(2060s)、2061-2080 年(2080s)和 2081-2100年(2100s)2种温室气体排放浓度场景(SSP126和SSP585)下的潜在适生区的空间分布格局及其质心迁移趋势,最后对其保护现状进行了分析.结果表明:(1)最优化模型参数组合为RM=1.4,FC=LQPT,此时MaxEnt模型的复杂度和过拟合都最低,模型预测精度较高,AUC=0.793;(2)由刀切法贡献率、置换贡献率和单因子响应曲线可知影响紫堇属植物地理分布的主要环境因子为气温年较差(bio7)、气温季节性变动系数(bio4)、年降水量(bio12)、平均气温日较差(bio2),其中温度是影响紫堇属植物分布的最重要环境因子;(3)当前气候条件下紫堇属植物分布的范围几乎涵盖整个中国,在气候分区上看,从北亚热带、南亚热带、中温带、南温带及高原气候区均有分布.然而,各个时期间紫堇属植物的潜在适生区变化较大,其潜在适生区总体呈现向高原气候区及中温带地区扩张的趋势,且面积不断扩大;随着温室气体浓度的增加,适生区的破碎化逐渐严重.质心迁移结果也表明紫堇属植物在未来的潜在适生区总体呈现向西北移动的趋势;(4)我国东喜马拉雅地区及横断山区为紫堇属植物保护的关键地区,然而该地区自然保护区面积较小且破碎化严重,亟待对该地区的紫堇属植物进行保护,同时也应继续加强西北地区自然保护区的建设.

羊肚菌属是一类稀有的具有极高药用和食用价值的大型真菌.受到近期气候变化和人类活动影响,羊肚菌属物种栖息地严重片段化和破碎化,导致该属物种资源急剧减少,急需进行科学保护.本研究基于最大熵模型(MaxEnt),利用102个羊肚菌属地理分布信息,结合10个环境因子,模拟了末次盛冰期、末次间冰期、当代和未来(2050、2070年)不同历史气候条件下该属物种的潜在地理分布区变化,分析气候变化情景下东亚地区羊肚菌属物种的地理分布格局变化,并制定有效的保护策略.结果表明:影响羊肚菌属物种地理分布的主导因子为最冷季平均温度、年降雨量、海拔和年温度变化范围,其中,最冷季平均温度贡献率最大.物种分布模拟表明,羊肚菌属物种当代高适生区主要集中于中国西部部分地区.从末次间冰期到末次盛冰期到当代再到未来,羊肚菌属物种的总适生区面积呈先减少后增加的趋势;高适生区面积变化与总适生区面积变化相同.目前,需对中国西部羊肚菌属物种高适生地区资源进行针对性的原地保护,并对高适生区边缘地区及中国陕西、河北、山东等中适生区进行科学的迁地保护.

古DNA提取与测序技术的发展,让科学家们能够利用史前现代人样本直接开展古基因组研究.古基因组研究发现,在约4万年前,欧亚大陆上至少存在着6个独立的现代人群体,其中3个群体并未对现今人群贡献基因.在距今4万年至末次盛冰期结束,欧亚大陆至少有5个具有代表性的现代人群体.末次盛冰期结束后的部分现代人群体与现今人群拥有更近的遗传关系,而部分群体则未对现今人群贡献基因.本文基于末次盛冰期前(45～19 kaBP)与末次盛冰期后(19～10 kaBP)两个重要时间段的欧亚大陆史前现代人的基因组研究,梳理欧亚现代人在时间与空间上的发展脉络,重点探究此前研究相对滞后的欧亚大陆东部地区.

陀螺果(Melliodendron xylocarpum Handel-Mazzetti)为中国特有种,观赏价值极高,了解陀螺果潜在地理分布格局对气候变化的响应对于有效保护和合理利用其野生资源具有重要意义.本文采用ENMeval数据包优化Maxent模型参数设置;基于137条现代地理分布记录和8个生物气候变量模拟和预测陀螺果在末次盛冰期、全新世中期、现在和典型浓度目标(RCP)8.5背景下2070年的潜在分布区;利用多元相似度面和最不相似变量分析,评估气候异常程度和引起气候异常的关键因子;综合使用贡献率、重要值和Jackknife法,检验评估环境因子的重要性.结果表明:当特征组合为线性、二次型、片段化、乘积型和阈值性,调控倍频为2时,模型复杂度和过拟合程度较低,此时测试集受试者工作特征曲线下的面积值达到0.9853±0.0055,模拟准确度极高;陀螺果现代高度适宜区位于广西、广东和湖南交界的地区;末次盛冰期其适宜分布区面积明显缩小,中国南部的适宜区向南转移;全新世中期适宜分布区面积增加,但无明显移动;2070年低海拔地区年均温和极端最高温最异常,适宜度显著降低,生境呈破碎化趋势,高、中度适宜区残存于高海拔地区;温度因子和降雨因子共同制约着陀螺果现代潜在地理分布,但前者更有可能引起地理分布的变迁.

该研究以分布区主要在横断山脉的多星韭为对象,基于最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)模拟了多星韭在末次盛冰期、全新世中期、当前以及未来的分布格局,以探讨多星韭对末次盛冰期以来气候变化的响应.结果显示:(1)多星韭当前的分布区主要受到最暖季度降水量、年均温变化范围和温度季节性变化标准差3个气候因子的影响;海拔对多星韭的当前分布也有着较大的影响.(2)最大熵模型的模拟精度较高(A UC=0.98).(3)根据多星韭各个时期分布面积的变化得出多星韭与部分高山植物相似,相比当前的分布,多星韭末次盛冰期的分布区发生了较为明显的扩张.研究推测,未来多星韭的分布区将向西移动.

黄脊竹蝗是危害我国南方竹林的重要害虫.该蝗虫的幼虫和成虫主要以竹叶为食,经常引起大面积的竹林死亡,导致毛竹产量锐减.尽管人们对其生物学特性已经有了较为深入的了解,然而,关于其种群遗传结构以及种群发生、发展和迁移的历史研究极少,这对其灾害的预测十分不利.因此,我们研究黄脊竹蝗不同地理种群的遗传变异,探讨其遗传多样性和种群遗传结构.线粒体细胞色素C氧化酶亚基II (COII) 是在系统发生学和系统地理学研究中最受欢迎的分子标记之一,本研究即应用线粒体COII基因作为遗传标记对中国黄脊竹蝗分布范围内的种群进行了初步的谱系地理学分析,以期对今后该物种的生物防治提供基础资料.研究结果显示:1) AMOVA分析表明黄脊竹蝗存在明显的种群遗传结构;2) 黄脊竹蝗经历了一个近期集群和种群扩张,种群扩张时间估计为0.014百万年前,这处于末次冰期III和新冰期I之间的间冰期;3) 系统发生树与中间-连接网络图的结果相一致,即大部分地理距离较近的种群,在系统发生树中聚集为一支,亲缘关系相近;4) 本研究获得的具有浅显世系关系的系统发生分析结果,是邻近区域之间的高迁移率、集群过程和长距离迁移的证据.第四纪盛冰期阶段的气候和生态或环境状况的巨大波动可能对该蝗的遗传多样性和种群动态具有重要影响.

应用MaxEnt模型、ArcGIS 10.0和DIVA-GIS 7.5软件,基于96个地理分布记录,预测了细叶小羽藓在末次盛冰期、当代和2070年的潜在分布区.MaxEnt模型模拟当代潜在分布区准确度极高,受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)达0.94.当代细叶小羽藓的最适分布区在四川盆地和长江中下游平原.相较于当代的分布,末次盛冰期时该物种的适生区局限在35° N以南,而未来(2070年)的分布范围呈现西进北扩的趋势.Jackknife检验表明,影响细叶小羽藓分布的最主要环境因子(阈值)是年均温(-0.97～ 22.86℃)、年均降水量(445～ 2238 mm)和最干月降水量(1～93 mm).