欧洲巨型水虫（Lethocerus patruelis，St?l, 1854）的分布范围扩展

《Ecology and Evolution》：Range Expansion of the Giant Water Bug Lethocerus patruelis (St?l, 1854) in Europe

气候变化导致淡水生态系统改变，欧洲巨型水 bug（Lethocerus patruelis）在意大利呈现西向和南向扩张，niche保守性高，未来可能因气候变暖进一步扩散

　　全球气候变化正以前所未有的速度重塑着地球上的生态系统，而淡水生态系统作为生物多样性的重要组成部分，尤为受到这种变化的影响。气候变化不仅导致了物种的灭绝和分布范围的扩展，还为外来物种的入侵提供了便利。这种现象在昆虫界尤为显著，尤其是那些依赖于特定环境条件的水生昆虫。水生昆虫相较于陆生昆虫，往往对环境变化更为敏感，因为它们的生态位较为狭窄，且对非生物和生物条件的变化容忍度较低。此外，它们所依赖的栖息地，如池塘、河流等，正面临水文条件变化的威胁，尤其是在一些地区，水资源短缺的频率和严重程度正在上升。因此，理解水生昆虫如何应对这些变化，对于保护脆弱的淡水生态系统具有重要意义。

在这一背景下，大型捕食性水生昆虫 *Lethocerus patruelis*（St?l, 1854）的分布变化成为研究的热点。该物种广泛分布于从巴尔干半岛到东南亚的地区，是欧洲体型最大的真虫类昆虫之一，体长可达6至8厘米。作为捕食性昆虫，*L. patruelis*主要以鱼类、两栖动物和爬行动物为食，这使得它在新的栖息地可能对本地食物网产生深远影响。尽管其分布范围广泛，但近年来在意大利的记录显著增加，尤其是自1997年以来，这种趋势愈发明显。然而，其实际分布范围仍不完全明确，大多数记录来源于社交媒体、公民科学平台和在线新闻报道，而非系统的野外调查。

* L. patruelis* 的分布扩张可能源于自然的地理扩散，也可能与人类活动有关。例如，该物种对人工光源具有强烈的趋光性，这使得它可能通过船只和交通工具被引入意大利。这种现象引发了关于其是否属于外来物种的讨论，尽管尚无确凿证据表明其在意大利已形成稳定的种群，但其频繁的出现提示我们，这种扩散可能是持续进行的。同时，*L. patruelis* 的扩散可能与气候变化密切相关，因为温暖的气候条件有助于其飞行肌肉的激活，从而促进其向新的区域迁移。

为了更好地理解 *L. patruelis* 在意大利的扩散趋势及其未来潜在的分布范围，研究人员采用了多种方法进行分析。首先，他们通过系统梳理文献、公民科学平台和社交媒体获取了该物种的分布数据，并对其进行了筛选和整理。这些数据被用于检验其分布范围是否呈现方向性扩展，以及比较其历史生态位与新分布区域的差异。其次，研究团队利用历史分布区域的观测数据构建了一个基于 MaxEnt 算法的生态位适宜性模型，并在意大利的观测数据上进行了验证。最后，他们将该模型应用于三种未来气候情景，以预测 *L. patruelis* 在欧洲大陆的潜在扩展。

分析结果显示，*L. patruelis* 在意大利的分布呈现明显的向西和向南扩展趋势，而其北部和东部边界则未出现显著变化。这一发现表明，该物种的扩散可能受到地理因素和气候条件的共同影响。例如，早期的意大利记录多集中在亚得里亚海沿岸，这可能是其最初扩散的起点。而随着气候变暖，该物种可能逐渐向更北的地区扩展，尤其是在欧洲中部和地中海沿岸的山脉地带。此外，研究还发现，尽管 *L. patruelis* 在意大利的生态位与历史分布区域存在一定程度的重叠，但其在新区域的生态位填充程度较低，表明其仍在进行殖民过程。这种现象在扩散物种中较为常见，尤其是在其尚未完全适应新环境的阶段。

生态位适宜性模型的构建和验证结果显示，该物种对地中海气候具有显著偏好，同时表现出对农业用地的排斥。这可能是因为其在农业环境中难以找到适宜的栖息地，或者由于农业活动对水体环境的干扰。此外，模型预测在所有三种未来气候情景下，适宜栖息地的范围都可能扩大，尤其是在气候变暖最为严重的 SSP5-RCP8.5 情景下。这一趋势表明，*L. patruelis* 在欧洲的扩展潜力较大，尤其是在气候条件变得更加适宜的地区。然而，模型的预测也存在一定的不确定性，特别是在土地利用和土地覆盖（LULC）数据的缺乏方面，这限制了对未来生态位变化的精确评估。

值得注意的是，虽然 *L. patruelis* 的生态位在意大利的分布区域与历史分布区域存在一定的差异，但其整体生态位保持了较强的保守性。这种保守性可能意味着该物种在新的环境中尚未发生显著的生态适应，其扩散仍主要依赖于气候条件的改变。此外，研究还发现，该物种的扩散可能受到地形因素的限制，例如亚平宁山脉可能在一定程度上阻碍其向西北方向扩展。因此，尽管其在意大利的分布呈现向南和向西的趋势，但其扩展速度和范围可能受到地理屏障的影响。

从生态和公共卫生的角度来看，*L. patruelis* 的扩散具有重要的意义。作为捕食性昆虫，它可能对淡水生态系统的食物网结构产生深远影响，尤其是在其尚未完全自然化的地区。此外，某些 Belostomatidae 科的昆虫被认为可能成为病原菌的潜在传播媒介，如 *Mycobacterium ulcerans*。虽然目前尚无直接证据表明 *L. patruelis* 会传播这些病原菌，但其在意大利的出现已经引起了对人类健康的关注。因此，研究其扩散趋势不仅有助于理解气候变化对生物多样性的影响，也为评估其可能带来的生态和公共卫生风险提供了依据。

研究结果表明，*L. patruelis* 在意大利的扩散趋势可能是由多种因素共同驱动的。首先，气候变化可能为该物种的迁移提供了更有利的条件，尤其是在温暖季节，其飞行活动可能更加频繁。其次，人类活动，如船只运输和农业管理，可能为其扩散提供了额外的途径。此外，该物种的生态位偏好，如对地中海气候的适应和对农业用地的回避，也可能影响其在新区域的分布。因此，理解这些因素如何相互作用，对于预测其未来的扩散范围和生态影响至关重要。

在生态位动态分析方面，研究发现 *L. patruelis* 在新分布区域的生态位填充程度较低，这表明其在意大利的分布仍处于扩展阶段。同时，生态位的稳定性较高，意味着该物种在新环境中可能仍保留其原有的生态特征。这种生态位保守性可能与其对环境条件的适应能力有关，也可能与其在新区域尚未完全建立稳定的种群有关。因此，未来的研究需要进一步探讨该物种在意大利的生态适应过程，以及其对本地生态系统的潜在影响。

此外，研究还指出了当前研究的局限性。首先，数据来源的多样性可能导致了模型预测的偏差，因为许多记录可能来源于城市或农业区，而非广泛分布的自然栖息地。其次，生态位模型的构建依赖于历史数据，而这些数据可能无法完全反映当前和未来的环境变化。因此，未来的研究需要更全面的数据收集和更精细的模型校准，以提高预测的准确性。此外，由于缺乏对未来土地利用和土地覆盖变化的详细数据，研究团队在模型中假设了土地利用条件保持不变，这可能影响其对未来生态位扩展的预测。

总体而言，*L. patruelis* 在意大利的分布扩展可能是一个长期且持续的过程，其背后的驱动因素包括气候变化、人类活动和生态位适应性。这一发现不仅有助于我们理解水生昆虫如何应对全球变化，也为相关地区的生态管理和公共卫生政策提供了重要的参考。随着气候变化的加剧，未来 *L. patruelis* 的分布范围可能进一步扩大，尤其是在欧洲中部和地中海沿岸地区。因此，持续的监测和研究将是必要的，以评估其对本地生态系统的影响，并采取相应的管理措施。