《iScience》:A niche-based framework for assessing invasion risks in related pest species with a case study
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为破解“近缘非入侵种可能随气候与贸易扩张成灾”盲区,作者整合MESS、biomod2与Schoener’s D,构建“环境-寄主耦合区(EHCZ)–扩散模拟区(DSZ)–协同危害区(SHZ)”三级框架,首次证明地中海实蝇C. incompleta与检疫种C. vesuviana生态位重叠高达D=0.66且SSP585情景下仍>0.6,锁定印度河平原与华北枣区为持久高风险重叠带,为生物安全早预警提供可推广工具。
枣树甜香四溢,却常被“隐形炸弹”——实蝇科害虫——啃食果肉、注入卵痕,造成60–80%减产。全球贸易与气候变暖正联手拆毁地理隔离墙,让原本偏安地中海的枣实蝇Carpomya incompleta有了“蹭车”入侵新大陆的机会。然而,传统风险评估只盯着已肆虐的“明星”害虫,对其貌不扬的近缘种几乎视而不见。枣树种植带横跨亚非欧,若incompleta与同属检疫性害虫C. vesuviana在中国、印度等主产区“会师”,会否上演双重暴击?空白答案让检疫部门如坐针毡。
为回答“近缘种未来会不会、在哪里、以多大概率与已知害虫重叠成灾”,Yan-Jing Zhang等构建了一个“环境-寄主-竞争”三维框架,并以《iScience》2025年第28卷为平台发布成果。研究以incompleta为靶,vesuviana为参照,Ziziphus spp.为连接纽带,系统评估其全球入侵风险。
作者用到的关键技术方法:基于GBIF与文献的55条incompleta、126条vesuviana及17 861条枣属分布记录;WorldClim 2.1 19项生物气候变量,采用BCC-CSM2-MR CMIP6 SSP126/SSP585情景;经VIF<10与相关性>0.8筛选变量后,用biomod2(v4.4.1)集成12种算法(ANN、RF、MaxEnt等)构建集合模型;MESS>80提取环境相似区,叠加枣属适生区得EHCZ;在EHCZ与vesuviana适生区交集内随机生成300伪缺席点,重运行模型得DSZ;DSZ再与vesuviana适生区叠合得SHZ;最后用ecospat计算Schoener’s D、等效性与相似性检验,量化当前与未来生态位重叠。
研究结果
潜在适生区预测
集合模型显示,incompleta高适生区仅7.21×10 km,集中于南欧、土耳其西海岸与东南澳;中适生区扩大至142.73×10 km,涵盖中欧、美国加州等,提示狭窄且碎片化的基础生态位。
环境-寄主耦合区(EHCZ)刻画
将MESS>80区域与枣属全球分布叠加,划定173.9×10 km的EHCZ,横跨北美、地中海、中国华北、北印度与澳洲东南,表明这些温带-亚热带枣区同时具备气候与寄主双重“接待能力”。
扩散模拟区(DSZ)与协同危害区(SHZ)识别
利用伪缺席点重建模,得到282.93×10 km的DSZ,主要落在华北、中亚、南亚与北美南部;DSZ与vesuviana适生区交集形成96.46×10 km的SHZ,高密度集中于印度河平原、恒河上游、中国黄河中下游与塔里木盆地,预示“双蝇同场”竞争或互补风险最高。
生态位重叠验证
PCA-env表明DSZ与incompleta潜在适生区在环境空间分布一致,第一主成分解释70.39%方差,Schoener’s D=0.66(p=0.048)超过0.6显著阈值,证明DSZ有效捕获其生态需求。
与vesuviana的动态重叠
当前DSZ与vesuviana适生区间D=0.62(p=0.047),呈“高重叠/不等效”格局。未来情景下,SSP126低排放路径使重叠持续升至0.74;SSP585高排放路径呈“降-升”波动,2090年代仍保持0.663,均>0.6,说明无论极端与否,incompleta均可能长期与vesuviana共享栖息地。
研究结论与讨论
文章首次将“环境过滤-生物约束”理念操作化,把寄主分布与近缘竞争种栖息地同时纳入伪缺席点生成,突破数据稀缺(<50条记录)导致的多物种重叠评估盲区。结果证实incompleta对全球枣区具有气候持续且生态稳健的入侵潜能,印度与中国主产区需启动联合监测与早期快速响应。框架不仅适用于实蝇,也可推广至任何寄主专化、近缘种丰富的检疫害虫,乃至濒危种保护中的竞争者识别。作者同时指出,模型尚未纳入天敌、种间竞争与微生境等生物现实,未来应结合野外定殖率长期追踪,进一步完善“预测-验证”闭环。