Modelado de máxima entropía del área de distribución de Morchella Dill. Ex pers. Especies en China bajo el clima cambiante Parte 2

3.3.3. Evaluación de Distribución Potencialución Áreas deMorchellaen el futuro

En la década de 2050, el área total apta de Morchella mostró una tendencia creciente. En los tres escenarios diferentes, aumentó en un 3,88 %, 4,93 % y 4,69 %, respectivamente (Tabla 5), ​​y la amplitud de la amplificación del área primero aumentó y luego disminuyó con el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero. Aunque el área adecuada total en la década de 2070 también aumentó, la amplitud de la amplificación del área aumentó con el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero. Se simuló que las áreas de distribución potencial aumentarían en un 2,10 por ciento (RCP2,6), 6,04 por ciento (RCP4,5) y 6,71 por ciento (RCP8,5).

El glucósido de cistanche también puede aumentar la actividad de SOD en los tejidos del corazón y el hígado, y reducir significativamente el contenido de lipofuscina y MDA en cada tejido, eliminando de manera efectiva varios radicales de oxígeno reactivos (OH-, H₂O₂, etc.) y protegiendo contra el daño causado en el ADN. por radicales OH. Los glucósidos de feniletanoide de Cistanche tienen una fuerte capacidad de eliminación de radicales libres, una mayor capacidad reductora que la vitamina C, mejoran la actividad de SOD en la suspensión de esperma, reducen el contenido de MDA y tienen un cierto efecto protector sobre la función de la membrana del esperma. Los polisacáridos de cistanche pueden mejorar la actividad de SOD y GSH-Px en eritrocitos y tejidos pulmonares de ratones experimentalmente senescentes causados ​​por D-galactosa, así como reducir el contenido de MDA y colágeno en pulmón y plasma, y ​​aumentar el contenido de elastina, han un buen efecto de eliminación de DPPH, prolonga el tiempo de hipoxia en ratones senescentes, mejora la actividad de SOD en suero y retrasa la degeneración fisiológica del pulmón en ratones experimentalmente senescentes Con degeneración morfológica celular, los experimentos han demostrado que Cistanche tiene una buena capacidad antioxidante y tiene el potencial de ser un fármaco para prevenir y tratar las enfermedades del envejecimiento de la piel. Al mismo tiempo, el echinacósido en Cistanche tiene una capacidad significativa para eliminar los radicales libres DPPH y puede eliminar las especies reactivas de oxígeno, prevenir la degradación del colágeno inducida por los radicales libres y también tiene un buen efecto de reparación en el daño del anión de radicales libres de timina.

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Las posibles distribuciones geográficas de Morchella en las décadas de 2050 y 2070 diferían de la época contemporánea en los tres escenarios. El área de idoneidad baja y el área de idoneidad alta aumentaron, mostrando una tendencia de expansión. Entre ellos, el aumento en las regiones poco aptas se reflejó principalmente en las regiones autónomas de Heilongjiang, Jilin y Mongolia Interior, y el aumento en las regiones muy aptas se ubicó principalmente en XUAR y la provincia de Shanxi. El área del hábitat moderadamente adecuado tuvo pocos cambios, presentando una tendencia decreciente en la década de 2050 con el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, mientras que primero se expandió y luego se degradó en la década de 2070 (Figura 3 y Tablas 4 y 5).

3.4. Posible Influencia del Cambio Climático en la Distribución Geográfica de Morchella

Las Figuras 4 y S4 muestran la evolución temporal y espacial de la distribución geográfica de Morchella bajo diferentes períodos y niveles de emisión (Figura 4). En los períodos futuros, el área de distribución de Morchella mostró una tendencia general creciente, pero el rango de crecimiento fue ligeramente diferente.

En el escenario RCP2.6, el área adecuada total aumentó en las décadas de 2050 y 2070 en comparación con la época contemporánea, pero el área de expansión en la década de 2050 fue mayor que en la década de 2070. El hábitat adecuado se expandiría al noreste de China, Mongolia Interior, Qinghai y XUAR. La mayoría de las áreas adecuadas en Hunan, Jiangxi y Fujian disminuirían, y las áreas adecuadas en Sichuan, Guizhou, Hubei, Jiangsu, Zhejiang y Anhui también se degradarían hasta cierto punto. Desde la década de 2050 hasta la de 2070, el área adecuada de Morchella disminuyó y las áreas de degradación se ubicaron principalmente en las provincias de Heilongjiang, Jilin y Sichuan.

En el escenario RCP4.5, las tendencias de expansión y degradación del área adecuada de Morchella en las décadas de 2050 y 2070 fueron aproximadamente las mismas que en el escenario RCP2.6. Sin embargo, hubo una diferencia en las áreas recién añadidas y degradadas desde la década de 2050 hasta la década de 2070 en comparación con las del escenario RCP2.6. Además del área de hábitat adecuado en Heilongjiang, Xinjiang, Qinghai y Mongolia Interior, que aumentaría significativamente, Gansu, Sichuan y Tíbet también mostraron una tendencia de expansión. El área de degradación se concentró principalmente en Hunan y Hubei; pequeñas partes de Anhui, Yunnan, Guizhou y XUAR se degradarían.

En el escenario RCP8.5, las áreas recién agregadas en las décadas de 2050 y 2070 estaban ubicadas principalmente en Jilin, Heilongjiang y Mongolia Interior, y eran significativamente más grandes que las de los dos primeros escenarios; la degradación fue aproximadamente la misma que en los dos primeros escenarios, pero el alcance de la degradación se duplicó. Desde la década de 2050 hasta la de 2070, el hábitat adecuado recién agregado se concentró en Xinjiang y el noroeste de Gansu, el centro de Mongolia Interior y el suroeste de Heilongjiang; la degradación del hábitat se produjo principalmente en Hunan, el centro de Anhui, el sureste de Sichuan y algunas zonas costeras del sureste.

En resumen, las áreas adecuadas de Morchella generalmente mostraron una tendencia de expansión a la mayor parte del noreste de China y una pequeña parte del noroeste de China en diferentes escenarios; además, ocurriría una degradación a gran escala en el centro sur y sureste de China, lo que indica que las áreas de latitudes altas pueden ser más adecuadas para que Morchella sobreviva en un clima más cálido.

3.5. Cambio en Centro de Distribución Morchella de Zonas Aptas

En este estudio, las coordenadas geográficas de las distribuciones de Morchella en diferentes períodos se calcularon utilizando herramientas SDM. Los resultados muestran que el centro de distribución actual de Morchella está ubicado en el suroeste de la provincia de Shaanxi (punto C, 106◦670 E, 34◦480 N). Del LGM al MH, su centro de distribución geográfica se movió desde el norte de Chongqing (punto A, 108°560 E, 31°250 N) al suroeste de la provincia de Shaanxi (punto B, 107°300 E, 33°850 N ), y la distancia de migración fue de 305,70 km. En el futuro, independientemente del escenario, el centroide de distribución de Morchella migraría al noreste de la provincia de Gansu o incluso a la provincia de Ningxia (Figura 5).

4. Discusión

La distribución geográfica y la riqueza de especies pueden verse influenciadas por el clima, el suelo y otros factores ambientales. Morchella es un grupo de hongos aeróbicos de baja temperatura, cuyo crecimiento y distribución espacial pueden verse restringidos por los cambios de temperatura, luz y humedad [39]. Además, las características ambientales, como el tipo de suelo, el pH y la disponibilidad de nutrientes y agua en el sustrato, también son los principales factores que afectan la formación de los cuerpos fructíferos de Morchella [29]. Como MaxEnt tiene ciertas ventajas en el modelado de hongos [40,41], este estudio analizó los factores ambientales dominantes que afectan a Morchella y sus posibles hábitats adecuados utilizando el modelo.

4.1. Cambio en distribuciones geográficas

Desde la década de 1950, el calentamiento global se ha acelerado, las emisiones de gases de efecto invernadero han aumentado y el nivel del mar ha subido [42]. Para estudiar el efecto del cambio climático en las distribuciones geográficas de Morchella, tres escenarios diferentes de emisión de gases de efecto invernadero (RCP2.6, RCP4.5 y RCP8.5) del modelo CCSM 4.0 en el Quinto Informe de la CIPF fueron seleccionadas como las variables climáticas. Como había poca diferencia entre RCP4.5 y RCP6.0, elegimos RCP4.5 [43]. Los resultados muestran que diferentes escenarios de emisión tuvieron un cierto impacto en la distribución geográfica de Morchella. Cao et al. [38] simuló la migración de las áreas de distribución adecuadas de Zelkova serrata en China bajo diferentes escenarios climáticos; los resultados mostraron que las áreas adecuadas de esta especie disminuyeron significativamente en Guangdong, Yunnan, Guangxi y Hainan y que su distribución se desplazaría hacia el noreste a medida que el clima se vuelva más cálido. Con base en 89 sitios de distribución efectivos de Artemisia ordosica y 19 factores bioclimáticos, Lu et al. [44] predijeron que el centro de las áreas de distribución potencial de Artemisia ordosica se encontraba en el desierto de Mu Us en condiciones climáticas futuras, con una tendencia de expansión al noreste de China (Jilin, Heilongjiang, Liaoning y algunas partes de Hebei). Pan et al. [45] predijeron las áreas de distribución adecuadas de dos especies de Litsea coreana, a saber, Litsea coreana Levl. Var. sinensis y Litsea coreana Levl. Var. lanuginosa, en China, e indicaron que el área general de hábitat adecuado aumentaría ligeramente en el futuro y migraría a áreas de latitud y altitud altas en comparación con las condiciones climáticas actuales. Al igual que otras especies, la distribución geográfica potencial de Morchella en el futuro también se trasladaría al noreste de China. Estos resultados son consistentes con la noción de que algunas especies migrarán a regiones de mayor altitud y latitud para adaptarse al medio ambiente con el calentamiento climático futuro [46].

En lo que respecta a los hongos, la distribución y las tendencias de cambio de las áreas adecuadas de cada especie son diferentes. La investigación realizada por Yuan et al. [20] mostró las áreas de supervivencia más adecuadas de Phellinus. bauxita, Phellinus. Ignacio y Phellinus. vanity estaba ubicado en el noreste (Liaoning, Jilin y Heilongjiang), este, suroeste (Sichuan, sureste de Tíbet y noroeste de Yunnan) y noroeste (suroeste de Shaanxi y sur de Gansu) de China, muy superpuesto con la distribución de Morchella. Wei et al. [40] analizaron los patrones de distribución geográfica actuales y futuros de Ophiocordyceps sinensis basados ​​en MaxEnt utilizando datos de clima, suelo, altitud y otros, y sugirieron que su hábitat estaba ubicado principalmente en las montañas Qilian, al sur de Ganzhou de Gansu, la prefectura de Aba. de Sichuan, noroeste de Yunnan, Qinghai (Yushu, prefectura de Guoluo) y centro-este del Tíbet; además de esto, la distribución geográfica de Ophiocordyceps sinensis mostró una tendencia de degradación bajo diferentes escenarios de emisión de gases de efecto invernadero en el futuro, lo cual es muy diferente a los resultados de este estudio.

4.2. Efectos climáticos

La contribución e importancia de las variables ambientales en la distribución de las especies de Morchella difirió levemente en los diferentes periodos históricos. La contribución considera las correlaciones entre variables ambientales pero la importancia no [47]. Los resultados de este estudio muestran que la precipitación, la altitud y la temperatura son los principales factores ambientales que afectan la distribución geográfica de Morchella, y estos resultados son consistentes con los resultados de la investigación que indican que la humedad y la temperatura son factores ambientales importantes que afectan la distribución geográfica y la probabilidad de existencia. de Batrachochytrium dendrobatidis [48]. Con el método Jackknife se analizó el impacto de los factores ambientales sobre Morchella. La contribución total de las variables relacionadas con la precipitación representó el 36,5 por ciento, la contribución total de las variables relacionadas con la temperatura representó el 31 por ciento y la contribución de la altitud fue del 22,5 por ciento. Entre ellos, el valor más adecuado de Bio17 para la supervivencia de Morchella no fue inferior a 22,15 mm, la altitud de unos 3082,19 m, Bio11 de unos 3,84 ◦C y Bio1 de unos 8.86 ◦C (Figura 2). Si el valor de estos factores es demasiado alto o demasiado bajo, afectarán la probabilidad de supervivencia de Morchella. Los resultados indican además que Morchella es un tipo de hongo higrófilo de baja temperatura que prefiere un ambiente de mayor altitud, lo cual es consistente con estudios relevantes [49]. Al mismo tiempo, cuando la temperatura es baja, hay menos bacterias y patógenos diversos, lo que favorece el crecimiento y desarrollo de Morchella. Sin embargo, este estudio consideró la altitud como una variable independiente y no consideró la relación entre la altitud y las variables climáticas, como la temperatura y la precipitación. La investigación ha demostrado [50] que la temperatura, la precipitación y otras variables climáticas son adecuadas a escalas globales y de mesoescala. Las variables del terreno, como la altitud, probablemente afecten la distribución de especies en la mesoescala. Por lo tanto, las correlaciones entre la altitud y algunos factores climáticos, que varían en el espacio y el tiempo, deben explorarse más a fondo.

La protección de las especies de hongos silvestres siempre ha sido un problema grave. Las especies de Morchella tienen abundantes beneficios, y los mercados comerciales y los recolectores recreativos consideran sus cuerpos frutales como recursos económicos escasos. Actualmente, los expertos en hongos están explorando las condiciones adecuadas para el crecimiento de las especies de Morchella. Mihail et al. [51] informaron que la duración estacional de los cuerpos fructíferos de Morchella se correlacionó positivamente con el calentamiento del suelo, lo que demuestra que la temperatura óptima del suelo en un rango estrecho conduce a la producción explosiva de cuerpos fructíferos. Investigaciones posteriores han demostrado que el tipo de vegetación y la interacción entre Morchella y las plantas vasculares están íntimamente relacionados con la distribución de las especies de Morchella [29,51,52]. Para aumentar la escala de especies de Morchella tanto como sea posible y desarrollar los recursos silvestres de Morchella de manera sostenible, nunca se debe pasar por alto la protección de áreas altamente adecuadas de Morchella. Dado que el impacto de las actividades humanas en las especies es difícil de medir y la relación entre especies es difícil de cuantificar, este estudio no consideró los efectos de las actividades humanas y las interacciones interespecíficas en la distribución geográfica de Morchella.

4.3. Limitación

Las distribuciones de las especies de Morchella muestran niveles marcadamente altos de endemismo continental y provincialismo en el hemisferio norte. Algunas investigaciones han demostrado que su distribución puede estar limitada por la dispersión [53]. Por un lado, no pueden expandirse a través de la dispersión a larga distancia (LDD) porque, si las colonias haploides germinadas por sus ascosporas no tienen la oportunidad de encontrarse con las colonias del tipo de apareamiento opuesto, no podrían formar cuerpos fructíferos. Además, las especies de Morchella producen esporas mitóticas de paredes delgadas, que no se adaptan bien a la LDD. Por otro lado, la distribución de las especies de Morchella puede estar altamente relacionada con la dispersión mediada por humanos. Este estudio no consideró estos factores, como la restricción de dispersión y las actividades humanas, y el rango de condiciones ambientales simuladas en este estudio puede ser diferente de las condiciones reales.

5. Conclusiones

Basado en el programa MaxEnt, este estudio predijo la distribución y el cambio de los hábitats potencialmente adecuados de Morchella en diferentes períodos. Los resultados muestran que el modelo podría simular bien el rango de distribución de Morchella en China. Los factores ambientales, como Bio17, elevación, Bio11 y Bio1, tuvieron un impacto relativamente grande en la supervivencia y distribución del género Morchella. Actualmente, el área total adecuada de especies de Morchella en China es de 405,8195 × 104 km2. En las décadas de 2050 y 2070, las áreas adecuadas se expandirían y migrarían al noreste y noroeste de China. Además, MaxEnt puede simular el hábitat adecuado de las especies en condiciones de cambio climático, pero no considera si las especies pueden alcanzar la velocidad del cambio climático [54,55]. Por lo tanto, agregar el proceso de migración de especies al modelo en investigaciones futuras superaría los problemas anteriores y simularía con mayor precisión el proceso dinámico de cambios de especies con el medio ambiente o el clima [56].

Contribuciones de autor:Conceptualización, Z.-HL e Y.-TC; metodología, Z.-HL; software, Y.-TC; validación, Y.-TC; análisis formal, Z.-HL, Z.-PL e Y.-TC; investigación, JL, WY e Y.-TC; recursos, X.-YG, WY, Q.-HS y M.-LL; curación de datos, M.-LL; redacción—preparación del borrador original, Y.-TC; redacción—revisión y edición, X.-YG, Z.-PL e Y.-TC; visualización, Y.-TC; supervisión, Z.-HL; administración de proyectos, Z.-HL; adquisición de fondos, WS, LW, Q.-HS y Z.-HL Todos los autores han leído y están de acuerdo con la versión publicada del manuscrito.

Fondos:Este trabajo fue cofinanciado por los Proyectos clave de I + D y Transformación del Departamento de Ciencia y Tecnología de la provincia de Qinghai (2022-NK-107), el Programa clave de investigación y desarrollo de la provincia de Shaanxi (2022ZDLSF 06-02), los Fondos de Desarrollo Científico y Tecnológico del Gobierno Local Líder Central de la Provincia de Qinghai (2021ZY026), el Equipo de Innovación Científica y Tecnológica de Shaanxi (2019TD-012), la Cuarta Encuesta Nacional de Medicina Tradicional China Resources (2019-68), el Proyecto de Investigación de la Reforma Docente de la Universidad del Noroeste (363062102018) y el Programa Nacional de Capacitación en Innovación y Emprendimiento para Estudiantes Universitarios (202110697166).

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