气候变化驱动下GLRaV-3昆虫媒介全球分布格局的预测与风险评估

《Ecology and Evolution》：Climate Change Drives the Distribution of Insect Vectors for GLRaV-3 on a Global Scale

本研究首次利用最大熵模型（MaxEnt）预测了在全球气候变化情境下（SSPs路径），7种葡萄卷叶病相关病毒3型（GLRaV-3）的主要媒介——软蚧（Coccidae）的潜在分布动态。结果表明，温度是限制软蚧分布的关键环境因子，未来气候变暖将导致多数物种适宜栖息地向北迁移，其中3种物种分布范围扩大，4种收缩，这为葡萄主产区GLRaV-3传播风险的早期预警和精准防控提供了重要理论依据。

　　

气候变化对GLRaV-3媒介昆虫全球分布的影响

1 引言

葡萄卷叶病相关病毒3型（GLRaV-3）是影响全球葡萄生产的重要病原，造成严重经济损失。软蚧（Coccidae）作为GLRaV-3的关键传播媒介，其分布受气候变化影响显著。然而，相较于粉蚧等媒介，针对软蚧在气候变化背景下分布格局的研究尚显不足。本研究旨在填补这一空白，通过物种分布模型预测未来不同气候情景下GLRaV-3媒介软蚧的全球分布变化，为葡萄病害管理策略的制定提供科学依据。

2 材料与方法

2.1 物种分布数据

研究选取了7种已确认传播GLRaV-3的软蚧物种：Ceroplastes rusci (CR)、Coccus longulus (CL)、Neopulvinaria innumerabilis (NI)、Parasaissetia nigra (PN)、Parthenolecanium corni (PC)、Parthenolecanium persicae (PP)和Pulvinaria vitis (PV)。物种出现点数据主要来源于全球生物多样性信息设施（GBIF）和ScaleNet数据库。为避免采样偏差，使用spThin包进行数据稀释，确保记录点间最小距离为5公里。

2.2 环境变量筛选与处理

从WorldClim数据库（版本2.1）获取了19个生物气候变量和海拔数据，空间分辨率为2.5弧分。为消除变量间的多重共线性，采用主成分分析（PCA）筛选出对各物种分布贡献最大的关键环境变量。结果表明，温度相关变量是影响所有软蚧物种分布的主导因子。

2.3 未来气候数据与模型构建

未来气候数据基于CMIP6的共享社会经济路径（SSPs），选取了SSP126（低排放）和SSP585（高排放）两种情景，以及2030s、2050s、2070s、2090s四个时期。使用MaxEnt模型（版本3.4.1）预测物种潜在分布，并通过ENMeval包优化模型参数（特征组合FC和正则化乘数RM），以避免过拟合。模型性能通过受试者工作特征曲线下面积（AUC）和真实技能统计量（TSS）进行评估。

3 结果

3.1 模型性能与环境变量贡献

所有物种模型的AUC值介于0.934–0.968，TSS值介于0.749–0.871，表明模型预测精度高。温度是限制软蚧分布的关键因子，其中CR、CL、PN、PP物种分布主要受最冷月最低温（Bio6）影响，贡献率超50%；NI受最冷季度平均温（Bio11）影响（46.4%）；PC受温度季节性（Bio4）影响（37.7%）；PV受年平均温度（Bio1）影响（43.3%）。

3.2 当前潜在分布

在当前气候条件下，7种软蚧的适宜分布区覆盖全球主要葡萄种植区。其中，CR、CL、PN和PC的适宜分布面积较大（约4.32×10⁷ km²），而PP和PV的分布范围相对较小（分别约1.78×10⁷ km²和2.25×10⁷ km²）。高适宜区多位于地中海沿岸、北美西海岸、南美部分地区、亚洲东南部以及澳大利亚沿海区域。

3.3 未来分布变化

未来气候变暖将导致软蚧分布格局显著改变。CR、CL和PN三种物种的适宜栖息地呈现收缩趋势，而NI、PC、PP和PV四种物种的分布范围将扩大，扩张面积最高可达当前面积的60%。所有物种的分布重心均向北迁移，在高排放情景（SSP585）下迁移距离更远。例如，CR和CL物种向北或西北方向迁移，PC物种向北或东北方向迁移，PV物种向西北方向迁移。

3.4 分布迁移的生态学意义

软蚧分布区的北迁与全球气候变暖导致高纬度地区温度升高密切相关。适宜栖息地的扩张可能增加GLRaV-3在新葡萄种植区的传播风险，而分布区的收缩则提示某些传统葡萄产区可能因气候不适而降低媒介压力。这种差异响应凸显了不同软蚧物种对气候变化的适应策略各异，需针对性地制定监测与管理措施。

4 讨论

4.1 环境因子的主导作用

温度是软蚧分布的主要限制因子，这与大多数昆虫的生态生理特性一致。降水季节性（Bio15）也对部分物种（如CL、NI、PP）分布有显著影响，可能通过影响若虫活动间接调控种群数量。

4.2 气候变化对分布动态的影响

本研究预测的软蚧分布北迁趋势与许多其他类群（如鸟类、昆虫、植物）对全球变暖的响应一致。适宜栖息地的变化不仅取决于温度升高，还受地理屏障（如海岸线）和物种扩散能力等因素制约。

4.3 研究局限与未来方向

当前模型未考虑生物互作（如种间竞争、天敌）和葡萄全球分布等因素，未来研究可整合更多生态变量以提高预测精度。此外，GLRaV-3的传播不仅依赖媒介存在，还受病毒-媒介-寄主互作及局部气候条件共同影响，需开展多因子综合分析。

4.4 对GLRaV-3管理的启示

软蚧的传播途径包括人为运输（如种苗调运）和自然扩散（如风力）。针对分布可能扩大的物种，需加强检疫和早期监测；针对分布收缩物种，可重点防控现有疫区。研究结果可为不同葡萄产区的病害风险等级划分和精准防控提供理论支撑。

5 结论

本研究通过MaxEnt模型预测了7种GLRaV-3媒介软蚧在当前和未来气候情景下的全球分布格局。温度是影响其分布的关键环境因子，未来气候变暖将导致多数物种分布区北迁和范围扩大，进而可能增加GLRaV-3的传播风险。研究结果可为葡萄病害的早期预警、区域化防控和气候变化适应策略提供重要科学依据。