基于物种分布模型定量评估日本潜在蚂蚁入侵风险及全球来源热点分析

这篇研究通过开发计算工作流（SDM），聚焦全球人为传播蚂蚁物种，定量预测日本外来蚂蚁定殖风险。研究整合气候适宜性建模、物种聚类分析和来源热点识别三步骤，发现日本南部群岛风险最高，入侵源主要来自南欧和美洲亚热带地区，并揭示贸易网络对入侵格局的调控作用，为制定针对性防控策略提供科学依据。

　　

研究背景与方法创新
随着全球化进程加速，生物入侵已成为全球性生态挑战。本研究创新性地开发了包含三个关键步骤的计算工作流：首先利用物种分布模型（SDM）基于Maxent算法预测气候适宜性；其次通过聚类分析划分受相似入侵蚂蚁群落威胁的区域；最后整合全球贸易数据识别高风险来源地。特别针对日本这个具有复杂地形和气候梯度的岛国，研究团队从全球蚂蚁数据库（GABI）筛选出267个有入侵记录的物种，其中218个满足建模条件（含33个已入侵日本物种）。

模型验证与不确定性控制
为确保预测可靠性，研究团队建立了严格的模型筛选标准：通过已入侵日本的33个物种反向验证，发现训练点数<100且最小验证CBI<0的模型会产生"可疑转移"（dubious transfers）。据此从185个未入侵物种中剔除95个低质量模型，最终保留90个物种进行预测。同时采用MESS分析剔除环境外推区域，并设置10%最低适宜性阈值，显著提升预测准确性。这种"以已知推未知"的验证策略，为缺乏本地数据的入侵预测提供了新范式。

日本入侵风险空间格局
分析显示日本所有都道府县均存在入侵风险，但呈现明显纬度梯度：南部冲绳、小笠原等群岛风险最高（预测67种），其威胁物种以热带种类为主，包括红火蚁（Solenopsis invicta）和小家蚁（Wasmannia auropunctata）等全球最具破坏性的入侵种。本州岛沿海地区风险中等（58-78种），而北部北海道地区风险相对较低。值得注意的是，聚类分析将日本划分为4个特征区：南部群岛（cluster 1）、西部（cluster 2）、东南部（cluster 3）和北部（cluster 4），各区具有独特的入侵物种组合。

全球来源热点解析
研究首次量化了不同来源区域对日本各威胁集群的贡献度：南部群岛主要威胁源自美洲亚热带（加权丰富度最高），而北部地区主要来源为欧洲温带。出人意料的是，亚洲并非主要来源地，这与许多亚洲物种已通过历史贸易进入日本有关。当结合2015-2023年贸易数据后，美国因贸易体量巨大成为最高风险来源国，而南欧因贸易量较小风险等级下降。这种"生态-经济"双维度评估，突破了传统仅关注气候匹配的预测局限。

管理应用与理论启示
研究提出了三级防控建议：1）对高风险南部群岛实施强化检疫；2）针对不同气候区制定差异化监测清单；3）重点筛查来自美洲亚热带和美国的园艺产品。方法论上，研究证实SDM在入侵预警中的实用性，但也揭示其局限性——约30%已入侵物种和52%候选物种因数据不足被剔除。这凸显加强全球入侵物种本底调查的紧迫性，特别是对小型无脊椎动物的监测。

技术突破与未来方向
该工作流的主要创新在于：首次实现从单一物种预测到群落水平风险评估的跨越；开发出基于已知入侵种反推未知种预测可靠性的验证方法；整合生态适宜性与人类活动因子（贸易量、港口分布）。未来研究可结合基因组数据解析入侵来源，并探索物种互作对定殖成功的影响。该框架可扩展应用于其他类群和地区，为全球生物安全治理提供标准化评估工具。