气候变化驱动下巨型猪草(Heracleum mantegazzianum)在土耳其的入侵风险评估：基于CMIP6气候预测的未来扩散趋势

本研究针对尚未入侵土耳其但具有高风险的巨型猪草(H. mantegazzianum)，通过MaxEnt模型结合CMIP6气候情景(SSP1-2.6和SSP5-8.5)，预测其当前及未来潜在分布。结果显示黑海沿岸4.2%区域为高度适生区，未来气候变暖将导致适生区收缩50%但局部聚集加剧，为土耳其制定早期监测策略提供科学依据。

　　

巨型猪草(Heracleum mantegazzianum)作为欧洲和北美最危险的入侵植物之一，其高达5米的植株和含光毒性物质的特性，不仅挤压本地植物生存空间，更对公众健康构成威胁。这种原产于高加索地区的植物，19世纪因观赏用途被引入欧洲后迅速扩散，单株可产5万粒种子，能在短期内形成单一优势群落。土耳其独特的地理位置和与巨型猪草原生境相似的气候条件，使其面临潜在的生物入侵风险。然而，该国目前缺乏对该物种的系统监测，且气候变化可能重塑其适生区格局——这正是哈兰大学植物保护系Shahid Farooq团队在《BMC Plant Biology》发表研究的核心关切。

研究人员采用优化后的MaxEnt(最大熵)模型，整合全球18,607条分布记录和10个关键气候变量，首次评估了土耳其全境在当前及未来气候下的入侵风险。通过CMIP6的两种排放情景(SSP1-2.6代表低碳路径，SSP5-8.5代表高排放路径)，预测了2021-2100年间三个时间段的适生区变化。技术方法上，研究通过空间稀释处理地理偏差，使用Kuenm包进行特征类(LQH)和正则化乘数(1)的模型优化，并采用AUC(>0.97)、TSS(0.94)等指标验证模型精度。

主要结果

1. 1.

   关键环境驱动因子：干旱月降水量(bio14)贡献度达79.25%，与最冷月最低温(bio6)共同主导适生区分布。响应曲线显示，当月降水量达47mm时适生性最高，而冬季温度低于-12°C会显著抑制其生存。

2. 2.

   当前适生格局：模型预测土耳其4.2%(33.1千km²)国土为高度适生区，主要集中在黑海沿岸(宗古尔达克至阿尔特温)和马尔马拉海部分区域，与欧洲现有入侵区气候特征相似。

3. 3.

   未来气候变化影响：

   • •

     到2100年，SSP5-8.5情景下高度适生区将减少59.5%，但黑海沿岸出现聚集效应

   • •

     南部低海拔地区因干旱加剧转为不适宜，而高海拔区域入侵风险上升

   • •

     中度适生区在SSP5-8.5下收缩最显著(63.3%)

结论与意义

该研究揭示了气候变暖虽会缩小巨型猪草的潜在分布范围，但可能通过黑海沿岸的"热点聚集"加剧局部生态影响。这一发现挑战了"范围收缩等于风险降低"的传统认知，强调需针对聚集区实施差异化防控。成果为土耳其海关检疫(如列入 quarantine list)和区域性监测网络建设提供了空间明确的科学依据，尤其建议优先关注黑海沿岸的河流廊道和交通枢纽。研究采用的"原生地-入侵地联合建模"方法，为其他尚未入侵但高风险物种的预警提供了范式。