基于高时空分辨率气象数据构建树蛙壶菌分布与感染强度的预测模型及其在巴拿马两栖动物保护中的应用

这篇研究通过构建高时空分辨率气象数据集（500米/日），结合巴拿马地区两栖动物壶菌病病原体（Batrachochytrium dendrobatidis, Bd）的现场调查数据，采用增强回归树（BRT）模型分析发现：15天时间尺度的温湿度变量对Bd环境适宜性预测最具价值（AUC>0.7），且高海拔区域更易爆发高感染强度（>10,000 zoospores）。创新性提出基于感染强度分级的SDM模型，为两栖动物避难所选址和种群重引入提供精准决策支持。

　　

摘要

研究针对全球两栖类杀手——树蛙壶菌（Bd）的生态需求特性，创新性整合MERRA-2气候再分析数据降尺度处理技术（500米分辨率），构建巴拿马地区2005-2018年日尺度温湿度数据库。通过分析4989份两栖动物皮肤拭子样本，首次建立包含三个感染强度等级（检出/1000+/10000+ zoospores）的物种分布模型（SDM）。结果显示：15天时间窗的气象变量最具预测力（训练AUC 0.865），其中平均温度贡献度达34%，印证了Bd生理特性对短期气候波动的敏感性。

方法

环境数据通过地形校正法实现50km→500m降尺度，采用变率温度递减率（Γ）和Magnus公式计算露点温度，经Gupta效率验证（图S1）。响应数据涵盖314个采样点，定义三类存在阈值：基础存在（PA）、中等感染（MI≥1000 zoospores）、高感染（HI≥10000 zoospores）。使用空间区块交叉验证（5-fold）优化BRT超参数，重点评估15天时间窗内四项关键变量：平均湿度、平均温度、最低温最小值、最高温最大值。

结果

模型揭示显著海拔梯度效应——科迪勒拉山脉沿线适宜度最高（概率0.682），与Bd生理需求一致。感染强度模型显示：HI预测范围较PA缩小37%，且最大温度贡献度提升至33.5%（表1）。科伊巴岛的案例凸显模型差异：PA模型预测高适宜度（0.61），但HI模型仅0.23，暗示该岛虽具备Bd生存条件，爆发风险较低。季节性动画显示雨季晚期（8-12月）高海拔区域出现明显适宜度峰值。

讨论

研究突破传统SDM三大局限：① 用日尺度数据替代WorldClim年均值，捕捉Bd短周期动态；② 首次证实感染强度分级建模可行性，Thumsová等（2025）的温湿度负相关结论在热带地区再现；③ 揭示15天时间窗的生态合理性——相当于3个Bd生活周期（4-5天/代）。对保护实践的启示包括：低海拔干热区域可能成为Atelopus等易危属的避难所，但需警惕热失配效应（thermal mismatch hypothesis）带来的潜在风险。

应用展望

每日预测图可精准指导：① 种群调查最佳时段选择；② 重引入选址评估；③ 生物安全防控（如科伊巴岛需加强装备消毒）。未来可扩展至其他Bd流行区，并结合宿主免疫特性开发物种特异性风险地图。研究建立的降尺度技术框架（公式1-4）为微生物病原体生态位建模提供了新范式。