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内容概要
气候变化和栖息地丧失正对大自然造成严重威胁。然而，由于缺乏历史土地利用数据，少有研究关注土地利用变化、基线土地利用情况与气候变化对生物多样性的交互影响。
本文以历史土地利用、气候变化和物种观测数据为基础数据，研究了英国生物多样性变化的格局与原因。结果显示，人为气候变化和土地转化在短期（20年）和长期（50年）时间尺度下广泛地导致了英国鸟类、蝴蝶和植物物种丰富度、生物均一化和热适应群落的增加。生物多样性变化在很大程度上取决于土地利用和气候的基线条件，尤其是在较短的时间尺度上，这表明近期生物多样性变化可能反映了过去环境变化产生的惯性。气候-土地利用交互作用主要与物种丰富度和β多样性的长期变化有关。半自然草地的生物多样性变化率较低，而其对全国生物多样性的贡献在长期尺度上翻了一倍。
本研究的结果强调了保护和恢复自然和半自然栖息地的必要性，同时在生物多样性管理和政策制定时，除简单的物种丰富度保护措施外，还需要更充分地考虑单个物种的需求。
Fig 1. 英国三个时期的土地利用和气候变化，以及本研究中使用的环境和物种数据集的时间段. a.土地利用 b.气候变化情况（温度、降雨量） c.各类数据的时间段
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关键方法
物种数据：本研究所使用的鸟类、蝴蝶和植物数据空间检索于British National Grid。对于每个分类单元，文章纳入了具有稳定的分类概念的物种，即在整个研究期间均被一致记录的物种，共有鸟类250种，蝴蝶55种，植物1587种。
生物多样性指标：对于每个分类单元、时间段和网格单元，本文计算了三个表征生物多样性的指标:物种丰富度、β多样性和类群温度指数（CTI）。物种丰富度是指一个栅格中的物种数量。β多样性利用β函数计算每个焦点栅格相对于周围8个栅格的物种类群差异。CTI是热适应和冷适应物种的相对群落组成指标，用于量化群落如何响应温度变化。CTI被计算为每个栅格中的物种温度指数（即物种在欧洲范围内所能经受的平均温度）的平均值。鸟类、蝴蝶和植物的物种温度指数取自现有数据集。
Fig. 2. 英国短期和长期的生物多样性变化.
土地利用、气候和小气候：1960s的土地利用数据来自于1930s-1940s的英国土地利用调查。1990s和2010s的土地利用数据来自于Land-Cover Map。年均温和年降雨量数据下载自Met Office。文章以太阳指数的平均标准差作为小气候(microclimatic heterogeneity)的代替指标。
统计分析：所有统计分析均基于R v.4.1.1进行。文章使用嵌套集成 Laplace approximation (INLA)进行贝叶斯推理，使用R-INLA (www.r-inla.org)运行模型。
Fig. 3. 两个时间尺度下土地利用和气候变化对生物多样性的影响.
不同时期生物多样性的差异：本研究对不同生物类群、时间尺度、网格单元均拟合了一个以生物多样性变化为响应变量的GLMM，具体方程见原文。
生物多样性变化与土地利用和气候变化之间的关联建模：文章首先计算了不同分类单元、时间尺度、网格单元的生物多样性变化（物种丰富度、β多样性——作为生物同质化的衡量标准）及 CTI）、土地利用变化和气候变化。然后，拟合了一个具有高斯分布的空间显式线性混合效应模型。生物多样性的变化作为响应变量，而解释变量则包括：温度和降水的变化；各土地利用类型覆盖比例的变化；每个气候和土地利用变化变量之间的双向相互作用；小气候异质性；土地利用、气候和生物多样性的基线状况。为了解释空间自相关，文章在栅格上引入了空间结构化随机效应 ( γ )最终所得模型结构为：
栖息地特征对全国β多样性的贡献：首先计算各分类单元、网格单元和时间段（1960年代、1990年代和2010年代）每个栅格对国家β多样性的相对贡献，用于衡量其对整体β多样性的贡献（LCBD）。使用 R 包 adespatial 中的 beta.div 函数对于每个分类单元和时间段，用逻辑链接函数拟合一个 Beta GLMM。以LCBD 作为响应变量，气候变量、土地利用类别覆盖比例和微气候异质性作为解释变量。
Fig. 4. 土地利用和气候对LCBD的长期影响.
Montràs-Janer T., Suggit A.J., Fox R., et al. 2024. Anthropogenic climate and land-use change drive short- and long-term biodiversity shifts across taxa. Nature Ecology & Evolution.
https://doi.org/10.1038/s41559-024-02326-7
*第一作者：Teresa Montràs-Janer
*通讯作者：Alistair G. Auffret
*第一作者单位：Swedish University of Agricultural Sciences
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撰稿丨DoraGeomon
审核丨Geoffery, &GeoDuo
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