气候驱动下入侵性福寿螺在中国的生态位演变与分布扩张预测研究

《Water Biology and Security》：Ecological niche shifts and climate-driven expansion of invasive Pomacea spp. (Caenogastropoda: Ampullariidae) in China

本研究针对气候变化背景下入侵性福寿螺(Pomacea spp.)分布预测不准确的问题，通过优化MaxEnt模型参数，整合全球分布数据和环境变量，首次将三种入侵福寿螺(P. canaliculata、P. maculata和P. occulta)纳入分析。研究发现当前高适宜区主要分布在华东和华南，未来将向西北扩张，SSP585情景下西藏南部存在入侵风险。该研究为入侵物种防控提供了科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，生物入侵已成为威胁生态系统安全和农业生产的重大环境问题。其中，源自南美洲的入侵性福寿螺(Pomacea spp.)自1980年代传入中国后，由于缺乏天敌制约，迅速在南方省份扩散繁殖，对水稻等农作物造成严重危害，同时作为广州管圆线虫(Angiostrongylus cantonensis)的中间宿主，还直接威胁人类健康。准确预测其潜在分布范围，对制定防控策略具有重要指导意义。

以往研究多局限于单一物种(P. canaliculata)和局部区域数据，且存在模型参数未优化、分布数据过滤不充分等方法缺陷，导致预测结果可靠性不足。特别是福寿螺入侵中国仅45年，当前分布范围尚未达到其生态位极限，仅用中国本土数据建模会低估其环境适应性。为此，中国科学院水生生物研究所的研究团队在《Water Biology and Security》上发表论文，通过优化最大熵(MaxEnt)模型，首次在全球尺度上对三种入侵福寿螺的分布动态进行了系统预测。

研究团队整合了全球生物多样性信息设施(GBIF)的分布记录和实地调查数据，经过严格筛选后获得2778个有效分布点。利用WorldClim数据库获取了从末次盛冰期(LGM)到2090年代的19组生物气候变量，结合海拔、坡度、坡向等地形因子，采用ENMTools进行空间稀释处理，并通过R语言进行变量相关性分析，最终筛选出13个关键环境变量。研究创新性地使用KUENM包对MaxEnt模型的特征组合(FC)和正则化乘数(RM)参数进行优化，确定最佳参数组合(RM=0.3, FC=LQ)，显著提升了模型精度，AUC值达0.947。

分布数据与环境变量

通过全球数据收集和实地调查，研究获得了8583个原始分布点，经严格筛选后保留2778个用于建模。环境变量分析显示，年降水量(bio12)、海拔(elev)和最暖季度降水量(bio18)对模型贡献最大，而最湿季度平均温度(bio8)、最冷季度平均温度(bio11)和海拔(elev)的置换重要性最高，表明温度相关变量和海拔对模型稳定性至关重要。

建模数据与参数

参数优化后模型复杂度显著降低，AIC值最小(ΔAIC=0.00)，遗漏率小于0.05。响应曲线分析显示，除海拔外其他变量均为平滑单峰曲线，表明入侵福寿螺对环境要求无明显分化。适宜生存条件为：年均温14.87-23.69°C，最干月降水量≥39.66mm，海拔≤5661.82m。

关键环境变量分析

物种生存的适宜条件范围明确，其中最干月最低降水量要求(39.66mm)可能与福寿螺的旱季休眠习性相关，它们能在雨季充足降水后通过钻入土壤休眠超过六个月，待条件适宜时重新活动。

全球尺度不同时期潜在适宜区

从末次盛冰期到2090年代，福寿螺适宜区呈现持续扩张趋势。末次盛冰期高适宜区集中在喜马拉雅山以南、东南亚和南美洲；到中世纪，高、中适宜区分别减少28.97%和39.65%，低适宜区增加24.84%；当前适宜区总面积达1.36×10⁷km²，相当于末次盛冰期和中世纪的94.14%和94.88%。未来预测显示，适宜区将向中高纬度扩张，欧洲的温带海洋性气候区将成为新的核心分布区，而南美洲北部适宜区将收缩。

不同时期和SSP间的面积变化

跨时期比较显示，从当前时期到2090年代，适宜区在欧洲、东亚和大洋洲显著扩张，而南美洲北部出现收缩。不同共享社会经济路径(SSP)分析表明，SSP126和SSP245、SSP370和SSP585情景相似，但SSP245和SSP370间存在明显差异。全球变暖程度与适宜区面积呈正相关，排放越高适宜区越大，这种效应在2070s和2090s尤为显著。

中国区域不同时期潜在适宜区

当前中国境内适宜区总面积2.57×10⁶km²(约占国土面积26.85%)，高适宜区集中在广西、广东、江苏、江西、湖南、安徽和湖北等省份。未来预测显示，适宜区将向西北方向扩张，重心从当前湖南北部(28.82°N, 112.51°E)先向东北后向西北移动。到2090年代，SSP585情景下黑龙江、吉林等东北省份适宜区显著扩大，西藏南部出现潜在入侵风险。

讨论与结论

研究表明，气候变暖正在重塑福寿螺的全球分布格局，核心适宜区从湿润的低纬度地区向中高纬度转移。与以往研究相比，本研究的创新点在于：首次将三种入侵福寿螺纳入全球尺度分析；通过参数优化和严格数据筛选提高了模型可靠性；补充了南方地区的分布数据；预测了不同SSP情景下的未来分布变化。

生态位理论分析表明，东亚环境对福寿螺的高度适宜性可能反映了其环境适应需求在演化过程中发生了改变，这种改变与东亚实际生态环境相似，导致该区域成为高适宜区。温度被认为是当前限制福寿螺在中国分布的主要因子，随着全球变暖，其适宜范围将进一步扩大。

研究建议采取分阶段管理策略：短期(2030年代)重点监控东南省份；中期(2050年代)向北部和西部扩展防控范围；长期(2070s-2090s)在高排放情景下加强西北扩张区的监测。特别需要关注西藏南部的潜在入侵风险，尽管横断山脉、干旱荒漠和喜马拉雅山构成天然屏障，但人为因素可能将其引入该区域。

该研究不仅为入侵福寿螺的防控提供了科学依据，也展示了优化后的MaxEnt模型在物种分布预测中的有效性和可靠性。未来研究应结合基因组学方法，深入解析福寿螺的环境适应机制，为制定可持续控制策略提供更多理论基础。