基于最大熵模型预测Telchin licus（鳞翅目：Castniidae科）的当前和未来分布

糖蔗象分布受气候变暖影响显著，MaxEnt模型显示温度季节性和年降水量为关键驱动因素，预测2050年适宜区扩大20.88%，并可能向非洲、亚洲扩散，需加强巴西等主产区的植保措施。

　　
甘蔗象（Telchin licus）作为南美洲和中美洲 sugarcane 产业的核心害虫，其种群分布受气候条件动态影响显著。本研究通过整合气候模型与物种分布预测技术，系统评估了该害虫当前及未来气候变化下的潜在分布格局。基于MIROC6模型构建的气候情景（SSP1-2.6与SSP5-8.5），研究揭示了温度波动和降水模式对害虫分布的主导作用，并首次论证了甘蔗象向非洲、亚洲和太平洋岛屿扩散的可能性。

一、研究背景与科学价值
甘蔗作为全球三大粮食作物之一，其产量受多种生物与非生物因素影响。甘蔗象幼虫在甘蔗茎秆内完成约180天的发育周期，成虫阶段仅存活10天，这种独特的生命周期特性导致其防治存在技术瓶颈。当前研究已证实该害虫可造成 sugarcane 产量25%-65%的损失，并可通过香蕉、菠萝等作物扩散。但针对气候变化背景下的分布预测研究仍存在空白，特别是在CMIP6新一代气候模型的应用方面。

二、方法体系与数据基础
研究采用MaxEnt 3.4.4算法构建物种分布模型，整合了三个权威数据源：Global Biodiversity Information Facility（GBIF）收录的1218个历史分布点，iNaturalist平台观测数据，以及近五年发表的科学文献。通过地理坐标清洗（剔除重复记录与无效坐标）最终确定293个有效样本点。

环境变量筛选过程体现了严谨性：首先通过相关性矩阵（Pearson系数|r|>0.8）识别出19个原始变量中的共线性关系，最终保留7个核心变量。值得注意的是，研究创新性地引入海拔梯度（Elevation）作为辅助因子，弥补了传统生物气候因子在山地农业生态中的解释力不足。

三、当前分布特征与模型验证
模型验证显示AUC值达0.979（标准差±0.001），达到生态 niche建模的黄金标准。当前适宜分布区主要集中于南美洲热带雨林（亚马逊流域）和中美洲季风区，与实际监测记录的吻合度超过85%。空间格局分析表明，巴西、哥伦比亚、秘鲁等主产区的适宜度指数（SSI）普遍超过0.6，其中巴西东北部沿海地区达到0.82的峰值值。

四、气候变化驱动下的未来扩散趋势
（1）时间维度：在SSP1-2.6（低排放情景）下，2030年适宜区面积较现状扩大16.83%，2050年增幅达20.88%；SSP5-8.5（高排放情景）虽增幅较低（7.27%-15.67%），但呈现显著的区域性差异。值得注意的是，在巴西、哥伦比亚等传统疫区，适宜度指数在2030年即下降1.45%-4.54%，这可能与当地农业部门的防治措施强化有关。

（2）空间维度：未来适宜区呈现"东扩北移"特征。在SSP1-2.6情景下，热带雨林北缘扩张达300公里，涉及墨西哥恰帕斯州和哥斯达黎加西部；而SSP5-8.5情景下，亚马逊流域南缘出现新适宜区，面积较当前增加8.2%。更值得关注的是，撒哈拉以南非洲（尤其是刚果盆地）、东南亚（中南半岛）、澳大利亚东北部等地出现SSP1-2.6情景下0.5以上的高适宜区，这些区域尚未发现该害虫的本地种群，但具备气候匹配（温度波动<±3℃/季，年降水量1500-2000mm）和寄主植物（甘蔗、高产品种玉米）共现条件。

五、关键驱动因素解析
（1）温度波动（Bio4）贡献率43.6%，其阈值效应在模型中呈现非线性特征。研究证实当季度温度标准差超过±2.5℃时，害虫发育周期缩短12-18天，导致成虫羽化时间与甘蔗生长期产生更高度重合。

（2）年降水量（Bio12）的30.2%贡献度主要体现于雨季分布特征。在SSP5-8.5情景下，赤道太平洋年代际振荡（ENSO）相位改变导致南美洲西部降水延长，使适宜区北扩15-20个纬度。而非洲萨赫勒地区在SSP1-2.6情景下，年降水量增加18%后达到害虫生存临界值（1200mm）。

（3）异温性（Bio3）的19.3%贡献率揭示了害虫对微气候环境的适应性。在海拔500-800米的农业坡地，温度波动幅度较平原地区降低40%，使得甘蔗茎秆内成为理想庇护所。这种垂直分布特性为未来研究提供了新方向。

六、全球风险格局与防控启示
（1）潜在入侵路线分析显示，通过中美洲至加勒比海岛屿的农业贸易通道（年运输量>2.5亿吨），以及亚马逊流域非法砍伐产生的生物通道，存在跨洋扩散可能。模型预测的撒哈拉以南非洲适宜区与可可种植带存在地理重叠，需警惕通过咖啡贸易链的入侵风险。

（2）防控策略建议：
- 空间监测：在SSP1-2.6情景下，巴西、秘鲁等国的甘蔗种植带边缘区域适宜度指数（SSI）将在2030年突破0.5阈值，建议设置20公里宽的预警缓冲带
- 时间预警：基于温度波动预测，当季均温波动幅度超过±3℃时，害虫暴发风险提升300%
- 产业链管控：建立从巴西到东南亚的甘蔗产品溯源系统，重点监控运输途中茎秆损伤率（>5%时触发警报）

（3）模型局限性及改进方向：
- 环境阈值参数需结合具体寄主作物生理特性校准
- 农业景观破碎化指数（ALDI）等社会生态因子应纳入扩展模型
- 未来可结合遥感监测的甘蔗茎秆直径变化（当前研究未考虑），建立基于生长状态的动态预警模型

七、产业经济影响评估
据FAO 2023年数据，巴西 sugarcane 年产值达782.5万吨，若2030年适宜区扩大20%，按当前损失率计算，潜在经济损失将达1.5-2.1亿美元。研究特别指出，在SSP5-8.5情景下，虽然全球适宜区增幅较小（7.27%），但温度波动敏感区域（如安第斯山脉东侧）的害虫爆发强度可能提升40%以上。

该研究为全球 sugarcane 产业建立了首个动态风险地图，其预测结果已被巴西农业部纳入2025-2030年生物安全规划。后续研究应重点关注跨境贸易物流中的害虫搭载概率，以及不同防控措施对气候变化的协同响应机制。