全球淡水脊椎动物生态区分布数据库（FreshVerts v1.0）：跨类群生物地理格局与保护优先区分析

《Scientific Data》：Ecoregional distributions of the world’s freshwater vertebrate species

本研究针对全球淡水生物多样性保护缺乏跨类群统一空间数据的瓶颈，整合23,130种淡水依赖型脊椎动物（鱼类、鸟类、两栖类、爬行类和哺乳类）的分布信息，构建首个基于淡水生态区（FEOW）的多类群数据库FreshVerts v1.0。通过融合IUCN红色名录、GBIF、FishBase等权威数据源，并采用双10%阈值验证空间分配准确性，该研究为全球淡水生物多样性热点识别、类群比较及保护规划提供了高可靠性资源。

　　

淡水生态系统虽仅覆盖地球表面积的不到1%，却孕育着全球约30%的脊椎动物物种和13%的已知生物多样性。然而，这些水域正面临比陆地和海洋更严峻的生态退化，且在全球保护地网络中代表性不足。长期以来，淡水生物多样性研究受限于类群间数据割裂：2008年发布的“世界淡水生态区”（Freshwater Ecoregions of the World, FEOW）框架虽整合了13,400余种鱼类的分布，却未涵盖鸟类、两栖类等关键淡水依赖型脊椎动物。此外，鱼类新物种以每年200-300种的速度递增，原有数据库亟待更新。如何构建跨类群、高精度的全球淡水生物分布图谱，成为优化保护策略的迫切需求。

为此，由康奈尔大学Imanol Miqueleiz领衔的国际团队在《Scientific Data》发表了题为“Ecoregional distributions of the world's freshwater vertebrate species”的研究，推出全新数据库FreshVerts v1.0。该研究以FEOW的426个生态区为空间单元，整合23,130种淡水脊椎动物的96,129条生态区分布记录，首次实现鱼类、哺乳类、鸟类、爬行类和两栖类五大类群的统一空间归属。通过多源数据融合与严格的空间验证，该数据库不仅将物种覆盖率提升72%（较FEOW原数据库），还揭示了各类群在生态区尺度下的分布差异，为全球淡水保护优先区划定提供了科学基础。

关键方法

研究通过四步构建数据库：（1）定义淡水依赖型物种：基于Vences & Kohler（2008）的标准，从IUCN红色名录中筛选需淡水环境完成生命周期的物种；（2）多源数据整合：鸟类与哺乳类依赖IUCN空间数据，爬行类采用GARD（Global Assessment of Reptile Distributions）数据库，鱼类综合FishBase、GBIF和文献记录；（3）空间归属验证：针对四足动物分布图与水文边界不匹配问题，设定双10%阈值（物种分布范围与生态区重叠面积均需≥10%）剔除虚假记录；（4）分类学一致性维护：使用rfishbase包和《Eschmeyer鱼类名录》更新物种命名，剔除同义词及无效记录。

研究结果

1. 数据库规模与结构

FreshVerts v1.0包含23,130种淡水脊椎动物的96,129条生态区记录，平均每种物种分布至4.15个生态区（SD=11.25）。其中鱼类占比最高（16,512种），两栖类（5,089种）、爬行类（639种）、鸟类（764种）和哺乳类（127种）依次递减。数据库以FEOW生态区矢量边界为核心，配套物种-生态区关联表、剔除记录表、生物多样性指数表及文献溯源表，支持多尺度分析。

2. 类群分布特性差异

空间验证显示，鸟类因迁徙范围广，其分布记录受阈值影响最小（保留82.72%），而两栖类因分布狭窄，26.01%的边缘记录被剔除。鱼类因直接采用水文单元数据，未进行阈值过滤。各类群分布模式差异显著：鸟类生态区覆盖率高（平均73.63%），两栖类则呈现高度破碎化（平均仅38.71%的生态区面积被占用）。

3. 生物多样性热点识别

通过计算生态区稀有性加权丰富度（RWR_i= Σ(S_n,i/S_n)），研究发现热带地区（如亚马孙盆地、刚果河流域）生态区同时具备高物种丰富度和高特有性，而干旱区（如撒哈拉周边）物种记录主要来自鸟类和两栖类的边缘分布。数据库更新使每个生态区平均新增45.2种脊椎动物记录，显著提升了热点区域识别精度。

结论与意义

本研究通过构建全球首个跨类群淡水脊椎动物分布数据库，解决了传统研究中类群数据割裂、空间精度不足的核心问题。FreshVerts v1.0不仅为生物地理学比较（如纬度梯度规律验证）提供数据支撑，更通过生态区尺度的整合，助力跨流域保护规划。例如，研究强调淡水生态区与陆地保护区的错位问题，呼吁将水文连通性纳入保护地设计。尽管数据库受生态区尺度限制无法反映局地细节，但其开源（CC-BY 4.0）特性支持持续更新。作者建议未来工作聚焦三方面：纳入新描述物种（尤其鱼类）、完善边缘类群分布数据、推动生态区框架与更精细水文单元（如子流域）的耦合分析。这一资源有望成为全球淡水生物多样性保护的行动基石。