气候变化下欧洲蛇类的生存危机：变暖气候对冷血动物的致命威胁

这篇研究通过生态位模型(ENM)评估了31种欧洲蛇类在当前和未来气候情景(SSP245/SSP585)下的分布变化，揭示了西部欧洲适宜栖息地显著减少而巴尔干地区可能改善的南北差异格局。研究创新性地整合气候与土地利用数据构建组合模型(AUC=0.875)，发现耐寒物种(Vipera berus等)面临严重栖息地丧失，而干旱适应型物种(Dolichophis caspius等)将扩张分布，为气候变化下的生物多样性保护提供了物种特异性见解。

　　

ABSTRACT

欧洲气候剧变对依赖特定温度的蛇类构成严峻挑战。研究通过整合物种分布、土地利用和气候数据，建模分析了31种蛇类当前与未来的生态适宜性。结果显示欧洲蛇类适宜区普遍减少，其中耐寒物种(Vipera berus等)受暖化影响最显著。西欧特别是伊比利亚半岛物种适宜性下降明显，而巴尔干地区因地形多样性和耐旱蛇类群落可能成为气候避难所。研究强调了气候变化对蛇类丰富度的异质性影响，为针对性保护策略提供科学依据。

Highlights

• 西欧与巴尔干地区呈现相反变化趋势，后者因地形复杂性和耐旱物种优势可能成为未来热点

• 耐寒物种如草地蝰(Vipera ursinii)预计丧失50%栖息地，而里海鞭蛇(Dolichophis caspius)等干旱适应型物种将扩张

• 栖息地碎片化与微气候避难所保护成为关键对策

• 公民科学数据(iNaturalist等)为监测提供重要支持

1 Introduction

爬行动物作为变温动物对气候变化高度敏感，其中蛇类因扩散能力有限成为重点研究对象。欧洲现存蛇类呈现明显纬度梯度分布，从北欧仅有3种到地中海地区高度多样化。尽管已有研究关注气候变化对两栖爬行类的影响，但针对欧洲蛇类的系统性评估仍然缺乏。本研究采用非二元化生态位模型(ENM)，通过叠加连续适宜性概率来避免传统阈值法的偏差，聚焦气候因素对已知分布区内生态适宜性的精细影响。

2 Materials and Methods

2.1 研究区域与物种数据

研究范围覆盖欧洲全境(-11°至33°E，34°至65°N)，从GBIF获取31种蛇类的分布数据，筛选标准包括：定位精度<500m(敏感物种<5km)、去除异常值、空间去重。最小记录数要求为100条(3个狭域种例外)。

2.2 环境变量

整合WorldClim的19个生物气候变量与ESA土地覆盖数据，构建三类模型：纯气候、纯土地利用、组合模型。通过方差膨胀因子(VIF)去除高相关性变量(r≥0.75)。未来预测采用CMIP6的SSP245(中等排放)和SSP585(高排放)情景，空间分辨率统一为1.85km。

2.3 建模方法

采用Alpha-hull法界定物种分布范围，使用MaxEnt算法进行生态位建模，通过ENMeval包优化特征组合(线性/二次特征)和正则化参数(0.5-2.0)。采用空间分块交叉验证降低自相关，以AICc准则选择最佳模型。通过叠加连续适宜性概率(0-1)估算物种丰富度，避免二元化偏差。

2.4 气候生态位分析

对19个生物气候变量进行PCA降维(前两个主成分解释62.9%变异)，通过PERMANOVA分析预定义物种组(伊比利亚、巴尔干、耐寒等)的生态位差异。

3 Results

组合模型表现最优(AUC=0.875)，当前物种丰富度最高出现在克罗地亚沿海(11.77种)。未来预测显示：

• 整体趋势：SSP585情景下2061-2080年平均适宜性下降0.049(SD=0.40)

• 空间分异：法国和伊比利亚半岛适宜性显著降低，而巴尔干和阿尔卑斯地区改善

• 物种差异：Vipera seoanei等耐寒物种适宜性下降28-50%，而Dolichophis caspius等干旱物种提升15-30%

  PCA分析揭示耐寒物种主要受BIO2(昼夜温差)和BIO10(最热季度温度)驱动，与地中海物种形成明显生态位分离(S?renson重叠度<30%)

4 Discussion

研究首次揭示欧洲蛇类对气候变化的差异化响应：

1. 保护热点：巴尔干地区因地形异质性成为关键避难所，而伊比利亚半岛的低地物种面临更高风险

2. 濒危物种：已列入IUCN红色名录的Vipera latastei等将遭受双重压力(气候+栖息地丧失)

3. 模型局限：未考虑生物互作和人为干扰，且敏感物种的模糊化记录可能影响精度

   建议采取微生境保护、生态廊道建设等适应性管理措施，并加强公民科学监测。研究结果为欧盟生物多样性战略2030的实施提供了科学依据，特别强调了对气候敏感物种的优先保护需求。