气候变化导致水生蕨类Marsilea minuta L.（水蕨科）分布收缩：对湿地植物保护的启示

为何一种微小的水生蕨在变暖世界中重要

在热带的稻田和浅塘中，隐匿着一种纤细的植物——矮小水三叶草，这是一种小型水生蕨。乍看之下它似乎微不足道，但这种蕨类有助于稳固湿地土壤、循环营养物质并为小型动物提供掩护。本研究提出了一个紧迫的问题：随着气候变暖和降雨格局的改变，这种喜水的蕨类在地球上还能在哪些地方存活？这对我们湿地的未来意味着什么？

追踪全球范围内的蕨类分布

研究者首先拼合出该矮小水三叶草当前的全球分布图。他们利用了近3000条来自全球生物多样性信息机构的记录，然后对数据进行了仔细清理——剔除了定位信息不良、位于海上以及采样过度区域的重复点。经过这些质量检查和稀疏化处理后，保留了963个可靠地点。这些点表明，该蕨类主要分布在北纬30°到南纬30°之间，尤以南亚、东南亚和赤道非洲为主，常见于温暖的浅水淡水湿地，如稻田、池塘和季节性淹水的低地。

用气候预测安全栖所

为了解哪些因素决定了某处对蕨类的适宜性，团队将这些分布点与详细的气候记录连接起来。他们没有使用所有可得的气候变量，而是选取了五个能捕捉蕨类基本需求的要素：总体温暖程度、昼夜温差、最冷月的最低温、年降水量以及最湿月的降水量。借助一种广泛使用的计算工具MaxEnt，研究者建立了一个模型，学习温度与降水条件的组合是如何与该蕨类出现相关联的。模型表现良好，能够可靠地区分全球范围内的适宜与不适宜环境。

未来气候下的栖息地收缩

接着，科学家们探讨了到本世纪中叶（2050年）和更晚（2070年）在两种相反的温室气体路径下这些适宜区域会如何变化：一种是假设人类迅速削减排放，另一种是假设排放持续上升。无论哪种未来情景，结论大致一致：蕨类的气候“舒适带”整体收缩。最佳条件仍集中在热带亚洲和中部非洲，但随着边缘区域变得过热或过干，适宜气候的总面积缩小。净损失在不同情景间变化：在低排放的2050情景下约为7%，而在高排放的2070情景下超过17%。尽管在稍高纬度出现了一些新的散点式适宜气候斑块，但这些新增区域相比赤道附近的损失而言分散且面积较小。

水量与寒冷构成最大屏障

通过分解各气候因子的作用，研究表明水分供应和冬季低温是限制该蕨类分布的主要门槛。在非洲、亚洲、澳大利亚和美洲的干旱区域，年降水量不足是主要限制因素。在较冷的温带地区，最冷月的最低温——本质上是霜冻风险——阻止了蕨类向更高纬度扩散。模型指出，理想条件是温暖但不过于炎热（年均约20–25°C）、昼夜温差较小、无严寒冻结，以及雨季非常湿润，最湿月降水量超过1200毫米。刚果盆地和南亚的部分地区因此成为气候避难所，模型预测这些地区在大范围热带变化下也较可能维持这些条件。

在为时过晚之前保护湿地生命

对非专业读者而言，关键信息是：气候变化正悄然挤压一种谦逊但重要的湿地蕨类的生存空间，许多其他淡水植物也可能承受着类似压力。研究显示，即使在乐观的减排情景下，该蕨类也预计会失去生存面积，而在高排放路径下损失更为严重。保护最稳定的地区、改善湿地间的连通性以便物种迁移、储存孢子和种子，以及慎重规划修复工程，都可能帮助该蕨类和其他湿地物种延续生存。然而，归根结底，这项工作强调：若要防止支撑健康淡水生态系统的隐秘生物多样性大规模丧失，必须进行大幅度的温室气体减排。

引用: Khalaf, S., Gaafar, AR.Z., Wainwright, M. et al. Climate change–driven range contraction in the aquatic Fern Marsilea minuta L. (Marsileaceae): implications for wetland plant conservation. Sci Rep 16, 13398 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48678-x

关键词: 气候变化, 湿地植物, 物种分布, 水生蕨类, 栖息地丧失