全球河流昆虫多样性分布格局与驱动因素的标准化评估

本研究针对淡水昆虫多样性评估中的采样偏差问题，通过标准化方法（Hill numbers）分析了783个流域的蜉蝣目（Ephemeroptera）、襀翅目（Plecoptera）、毛翅目（Trichoptera）和蜻蜓目（Odonata）（EPTO）数据。研究发现62%流域存在采样不足，标准化多样性指标（特别是Shannon和Simpson指数）更准确揭示了双峰纬度格局（赤道和40°N峰值），并表明景观因子主导分类多样性，而气候与景观因子共同驱动功能多样性。该成果为全球淡水昆虫保护提供了数据支撑和方法学创新，发表于《npj Biodiversity》。

　　

淡水生态系统虽仅占地球表面积的1%，却孕育了10%的已知动物物种，其中昆虫占比超60%。作为水生-陆地生态系统的关键纽带，蜉蝣目（Ephemeroptera）、襀翅目（Plecoptera）、毛翅目（Trichoptera）和蜻蜓目（Odonata）（统称EPTO）通过物质循环和传粉等服务维持生态功能。然而，国际自然保护联盟（IUCN）数据显示，33%的EPTO物种正面临威胁，而全球采样不均与评估方法差异阻碍了保护策略的制定。

针对这一难题，华东师范大学等机构的研究团队在《npj Biodiversity》发表研究，首次采用覆盖率标准化方法（Hill numbers）分析全球783个流域的1362个EPTO属级数据。通过整合HydroBASINS流域划分、WorldClim气候数据和人类足迹指数（HFP），团队构建了兼顾分类多样性（TD）与功能多样性（FD）的评估框架，揭示了自然与人为因素对淡水昆虫的差异化影响。

关键技术方法
研究基于全球EPTO数据库（8,319,689条记录），筛选512个可靠采样流域（RSB），运用iNEXT3D包进行覆盖率标准化（98.29%中点），计算q=0（丰富度）、q=1（Shannon）、q=2（Simpson）的TD与FD。通过方差分解（VPA）和空间自回归模型（SARerror）量化气候、景观、人为和采样因素的贡献，并采用零模型检验纬度格局的采样偏差效应。

研究结果

采样偏差校正

62.18%流域存在采样不足（图2），发展中国家尤为严重。标准化后，高阶多样性指标（q=1-2）受采样努力（Sam_eff）和时间跨度（Time span）的影响显著降低（伪R²≤0.195），验证了方法稳定性。

空间格局

TD呈现双峰纬度格局（赤道小峰，40°N主峰），FD则从25°N向70°N持续上升（图4g-h）。零模型显示该格局非采样偏差所致，北半球高纬度地区多样性可能受益于环境保护政策（如欧盟水框架指令）。

驱动因素

景观因子解释TD变异的7-21%（图5a-c），而FD受气候（8-15%）与景观（8-12%）共同驱动（图5d-f）。年均温（Temperature）显著抑制FD，森林覆盖率（For_ext）和海拔范围（Elv_range）则促进多样性。人为因素（如GDP）的纯效应微弱，但与气候的交互作用显著。

结论与意义
该研究通过创新性标准化方法，首次揭示了淡水昆虫多样性的真实全球格局与驱动机制：

1. 方法学突破：覆盖率标准化（尤其q=1-2指数）有效克服采样偏差，为跨区域比较提供新范式；
2. 保护启示：双峰纬度格局提示需差异化制定热带（生境保护）与温带（政策优化）策略；
3. 管理应用：森林覆盖与流域异质性的正向关联，支持基于景观完整性的流域管理。

研究数据与代码已开源（GitHub），推动全球淡水生物多样性研究的可重复性与协作创新。未来需加强南半球监测网络建设，并深化功能性状-生态系统服务关联研究，以应对气候变化与人类活动的复合压力。