动态 occupancy 模型在野生蜜蜂局域灭绝时空气候关联研究中的挑战与应用

这篇研究通过动态 occupancy 模型（DOM）探讨了英国106种野生蜜蜂的局域灭绝与气候因子的关联。研究发现长期平均温度（ST）对60%以上物种的局域灭绝概率具有显著影响，而年温度异常（TA）仅对1个物种有显著效应。研究揭示了数据-模型不匹配问题，强调了大尺度机会性数据集在DOM应用中的局限性，为气候变化对传粉昆虫影响的机制研究提供了新视角。

　　

ABSTRACT

研究聚焦气候变化对生物多样性的影响机制，突破传统物种分布模型（SDM）的空间静态框架，首次将动态 occupancy 模型（DOM）应用于英国野生蜜蜂种群动态分析。通过整合时空温度指标——长期站点平均温度（ST）和年温度异常（TA），揭示了气候驱动局域灭绝的新证据。

Aim

传统SDM依赖空间平均气候数据，难以解析生态过程。本研究创新性地采用DOM框架，将温度变量分解为空间（ST）和时空（TA）组分，旨在揭示：（1）野生蜜蜂局域灭绝的精细尺度气候关联；（2）机会性数据在DOM应用中的可行性边界。

Location

研究区域覆盖大不列颠全境13,750个2×2 km网格，时间跨度为1990-2015年气候变暖显著期。

Methods

数据来源于英国蜜蜂记录协会（BWARS）的150,000条非结构化观测记录。采用贝叶斯层次DOM建模：

• 状态子模型：局域灭绝概率Ф_it与ST、TA及其交互项关联

• 观测子模型：通过访问次数（DT2/DT3）校正检测偏差

  温度数据来自CHESS系统的1 km分辨率月值，按物种飞行期加权计算。创新性地引入风险偏倚评估框架（Boyd et al. 2022）量化数据局限性。

Results

关键发现呈现显著二分模式：

1. 空间信号：63%物种显示ST与局域灭绝显著相关（95% CI≠0）。南方物种在低温站点灭绝风险更高（β₁=-0.32±0.11），而北方物种呈现相反模式（β₁=0.41±0.09）

2. 时空信号：仅熊蜂Bombus soroeensis对TA响应显著（β₂=0.28, 95% CI[0.03,0.52]）

3. 检测瓶颈：平均检测概率仅0.02-0.11（单次至多次访问），显著低于结构化监测数据（对比Kéry et al. 2013的~0.5）

Main Conclusions

研究揭示了三个关键认知：

1. 生态一致性：ST关联模式与SDM预测相符，验证北方物种在暖化压力下的脆弱性

2. 方法局限性：年尺度TA信号缺失可能反映数据缺陷——网格年均访问仅2.02次，远低于DOM推荐阈值（MacKenzie et al. 2002建议>4次）

3. 应用边界：机会性数据存在采样-丰度相关性（Meng 2018），南方网格覆盖偏差导致参数估计偏倚

创新与启示

研究通过气候分解方法验证了Bradter et al. (2022)的空间-时间非对称假说。提出的"三重温度筛选框架"（长期均值-年异常-交互效应）为昆虫气候响应研究提供新范式。风险偏倚评估揭示的采样缺陷（附录S5图示）为公民科学数据应用划定清晰边界，建议未来研究：（1）优化温度时间窗（参考Wyver et al. 2023滑动窗口法）；（2）整合土地利用协变量；（3）优先选择英国蝴蝶监测等结构化数据验证方法普适性。

这项研究为理解气候变化的生态级联效应提供了关键证据，同时建立了机会性数据在过程模型中的应用标准，对全球生物多样性监测具有方法论启示。