气候变化下红颈天牛(Aromia bungii)与其天敌的生态位重叠及生物防治潜力研究

本研究针对气候变化对害虫-天敌系统空间匹配性的影响这一关键生态问题，采用集成模型(EM)和生态位超体积分析，预测了红颈天牛(A. bungii)与其天敌灰头绿啄木鸟(Picus canus)和川硬皮肿腿蜂(Sclerodermus sichuanensis)在当前及未来气候条件下的适生区变化。研究发现天敌适生区将向高纬度扩张并与害虫形成高度重叠，其中川硬皮肿腿蜂与害虫的生态位重叠指数(Jaccard=0.41)显著，为优化生物防治策略提供了科学依据。

　　

随着全球气候变化加剧，温度上升和降水模式改变正在重塑物种的地理分布格局。这种变化对农业害虫及其天敌的生态关系产生深远影响，尤其当害虫与天敌对环境变化的响应存在不对称性时，可能导致原有生态平衡被打破。红颈天牛(Aromia bungii)作为我国果树产业最具破坏性的蛀干害虫之一，其幼虫蛀食树干导致整株死亡，严重时可摧毁整个果园。传统化学防治不仅易引发害虫抗药性，还对环境和人体健康造成威胁。在此背景下，如何通过生态调控实现可持续治理成为关键科学问题。

中国的研究团队在《Biological Control》发表的研究中，创新性地将集成模型(Ensemble Models, EM)与生态位超体积理论结合，首次系统评估了气候变化下A. bungii与其两种天敌——捕食性天敌灰头绿啄木鸟(Picus canus)和寄生性天敌川硬皮肿腿蜂(Sclerodermus sichuanensis)的分布动态及相互作用。研究团队从GBIF、iNaturalist等平台获取755条害虫和23,281条天敌分布记录，通过空间稀疏化处理消除采样偏差，结合WorldClim的19个生物气候变量，采用Biomod2软件包整合12种算法（包括随机森林RF、最大熵MAXENT等），构建预测精度AUC>0.96的集成模型。通过超体积分析量化物种在5个关键气候维度（如Bio2昼夜温差、Bio15降水季节性）的生态位重叠，为生物防治策略提供多维评估框架。

3.1 模型精度评估
通过10次重复交叉验证，筛选出GBM、MAXENT等5-7个基础模型构建的集成模型表现优异，AUC值均超过0.96，TSS值>0.79。其中川硬皮肿腿蜂模型采用ANN算法表现最佳，反映不同天敌生态适应性的算法差异。

3.2 当前适生区重叠格局
当前气候下，红颈天牛适生区(109.96×10⁴ km²)显著小于两种天敌，灰头绿啄木鸟适生区覆盖23.19%国土面积。空间分析显示，湖南中部、湖北西北部等区域存在天敌覆盖空白，提示这些地区需辅助防治措施。

3.3 未来分布变化趋势
在SSP5-8.5(2070s)情景下，两种天敌适生区扩张最显著（灰头绿啄木鸟增加202.38×10⁴ km²），而害虫适生区呈波动变化。陕西、山西等地将形成天敌完全覆盖区，而黑龙江部分区域仍存在控制缺口。

3.4 分布中心迁移路径
所有物种分布中心均向高纬度迁移，其中灰头绿啄木鸟迁移幅度最大。这种同步迁移可能维持天敌-害虫的空间匹配性，但湖北、湖南等地的迁移差异可能导致局部控制效能下降。

3.5 生态位分化特征
超体积分析揭示：川硬皮肿腿蜂与害虫生态位重叠度最高(Jaccard=0.41)，其适应温度(Bio8=24℃)与害虫最接近；而灰头绿啄木鸟虽生态位体积最大，但与害虫重叠度仅0.16，提示其控制作用可能受微环境限制。

这项研究开创性地提出了"预防性生物防治"框架，强调在害虫大规模爆发前基于生态位预测布局天敌释放策略。研究发现川硬皮肿腿蜂在气候变暖背景下展现出更强的控害潜力，其与害虫在降水季节性(Bio15)等维度的高度适配性(重叠指数Sorensen=0.26)，为精准选择天敌提供了量化指标。研究同时指出，灰头绿啄木鸟虽适生区广阔，但在高温湿润环境(Bio8>22℃)的控制效率可能受限，建议在华北地区优先采用蜂-鸟协同防控模式。这些发现不仅为A. bungii治理提供了时空明确的实施方案，更为气候变化下生物防治策略的优化建立了可推广的理论模型，对维护农业生态系统稳定性具有重要实践价值。