全球生物地理区蝴蝶调查努力偏差、调查方案使用模式与标准化缺口：系统综述

《Ecological Applications》：Biases in butterfly survey effort and patterns of protocol used across biogeographic regions

　　

蝴蝶因其生命周期短、与特定寄主植物关系密切、对环境变化响应迅速，被广泛认为是有效的生物指示物（bioindicators）。与许多其他昆虫类群相比，蝴蝶相对更易识别，因此对生物多样性监测具有重要价值。尽管如此，全球许多地区对蝴蝶监测方案（monitoring protocols）尚无共识或标准化指南。这种标准化缺乏可能损害数据质量、限制研究间可比性、导致资源利用效率低下，并最终削弱研究人员在区域和全球尺度追踪与理解蝴蝶种群趋势的能力。在此，研究人员系统综述了435项已发表的蝴蝶调查（butterfly surveys）研究，以了解：（1）不同生物地理区（biogeographic regions）的蝴蝶调查努力（survey effort），并识别需要监测和方法开发的区域；（2）考察蝴蝶调查方案使用的历史趋势；（3）评估研究是否明确论证其方案选择的合理性。结果表明，所有生物地理区的蝴蝶调查努力随时间增加，但仍强烈偏向全球北方（Global North）的温带地区，尤其是古北区（Palearctic）和新北区（Nearctic）。研究人员发现方案术语高度多样（n = 29个方案名称），且不同方案广泛使用（n = 7种方案类型）。线样带（line transects）是最常用的方案类型，自1970年以来任一时期至少有50%的研究使用该方案。然而，替代方案类型的使用近年来激增。尽管存在这种多样性，对方案选择的明确论证普遍缺乏。总体而言，这些模式显示监测覆盖存在重大缺口，方法实践不一致且缺乏论证。总之，研究结果证明需要在代表性不足地区，尤其是非洲热带区（Afrotropical）、新热带区（Neotropical）和巴布亚区（Papuan），加强蝴蝶监测，同时强调需要对不同生物群系（biomes）中的调查方案进行更系统、比较性评估，以支持基于证据的方案选择，促进稳健的跨研究比较，并为全球蝴蝶保护努力提供信息。

论文解读

研究背景与问题
昆虫是物种最丰富的动物类群，蝴蝶因生活史较清楚、与特定或有限寄主植物关联密切、对环境变化敏感且相对易鉴定，被广泛视为生物指示物（bioindicators）。蝴蝶种群在全球、区域和地方尺度显著下降，如美国超过1200万条记录显示2000—2020年丰度平均下降约22%，三分之一物种显著下降，许多超过50%。调查方案（survey protocols，规定采样方式和努力分配的方法）标准化是有效保护的基础，但许多地区缺乏共识或标准指南。方案不统一可损害数据质量、限制跨研究可比性、降低资源效率，并削弱区域和全球趋势追踪能力。监测努力全球分布不均。为此，研究人员系统综述435项已发表蝴蝶调查研究，以识别不同生物地理区（biogeographic regions）调查努力（survey effort）偏差、协议使用历史趋势、方案选择是否被明确论证。总体结论是调查努力增加但仍偏向温带全球北方（Global North），古北区（Palearctic）和新北区（Nearctic）过代表，非洲热带区（Afrotropical）、新热带区（Neotropical）和巴布亚区（Papuan）不足；方案术语和类型多样，线样带（line transects）长期主导，替代方案近年增加，但仅14%研究论证方案选择；生物地理区和研究焦点类群显著影响方案选择。其意义在于需加强代表性不足地区监测，开展跨生物群系（biomes）的系统比较评估，支持基于证据的方案选择、稳健跨研究比较和全球蝴蝶保护。

主要关键技术方法
研究人员于2024年5月18日使用 Web of Science 检索，按 PRISMA（Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses，系统综述报告规范）流程筛选，从1631条记录中获得435项符合标准研究，来源为已发表同行评议文献，数据存于 Dryad。提取研究问题、国家、估计持续时间、研究焦点类群、调查方案类型和方案论证，并按 Larsen 的六层生物地理区归类。分析在 R 4.3.1 完成，用 ggplot2 绘图；计算累积调查月份、区域比例及其相对描述物种数和土地面积的差异；用贝叶斯多项 logistic 回归（Bayesian multinomial logistic regression）评估方案选择影响因素，以 AIC（Akaike information criterion，赤池信息准则）逐步选择模型。

研究结果
关键发现概述：435项研究来自69个国家，覆盖六个生物地理区，但六个国家贡献超过50%。古北区研究比例最高（42%），其次新北区（21%）、东方区（Oriental，15%）、新热带区（14%）、非洲热带区（6%）、巴布亚区（2%）。记录到29个方案名称，归为7个较宽方案类别。首篇使用野外方案的研究发表于1979年。
蝴蝶调查努力的全球格局与趋势：通过累积调查月份和区域比例分析，所有区域调查努力随时间增加，但古北区和新北区早期起步、1990年代末激增，古北区约2010年再增；新热带区（首篇1991年）和东方区（1997年）近十年强增长，总量接近新北区；非洲热带区（2002年）和巴布亚区（2008年）增长缓慢。相对描述物种多样性，古北区和新北区过代表，非洲热带区和新热带区欠代表；相对土地面积，东方区过代表，非洲热带区欠代表。
蝴蝶调查方案的演变与论证：线样带自1970年代末出现后仍最主导；手网（hand netting）最初使用较多后下降；1990年代中期后不到十年出现五种新方案；过去二十年相对使用稳定，约40%调查使用非线样带方案。仅14%调查论证方案选择，诱饵诱捕（bait trapping）和机会观察（opportunistic observations）论证比例较高。
蝴蝶调查方案选择的决定因素：贝叶斯多项 logistic 回归显示，生物地理区（χ²=171.01，df=30，p<0.001）和研究焦点类群（χ²=63.44，df=12，p<0.001）显著影响方案选择。所有区域中线样带最常用，但新热带区诱饵诱捕最常用；非洲热带区也常用诱饵诱捕；手网在新热带区和东方区使用较高。研究一组物种时诱饵诱捕概率更高，研究整体蝴蝶多样性或单物种时线样带更常用。

讨论总结与结论翻译
讨论指出，自首个系统监测方案建立近50年来，蝴蝶监测显著增长，方案多样性增加，但努力仍过度集中于古北区和新北区；非洲热带区和新热带区尽管多样性高且面临环境威胁，仍严重欠代表。线样带长期主导，替代方案自1990年代末显著增加，近40%调查使用非线样带，但方案选择论证严重缺乏，方法开发研究约仅占11%，非洲热带区和巴布亚区没有此类研究。机会观察可能在本综述中被低估，但公民科学平台产生大量数据，对整合监测有潜在价值。方案选择受生态背景、物种组成和行为、研究目标影响；不同方案有权衡：线样带兼顾覆盖、重复性和标准化，但认知负担高且受可达性限制；点计数（point counts）适合复杂或难进入生境；面积调查（area surveys）和时间调查（timed surveys）灵活但标准化较低；手网提高分类准确性但费力、空间有限；机会观察覆盖广但努力不受控；诱饵诱捕扩展垂直和林下采样但偏向食果类群。有效应用需满足三条件：可靠捕获目标生境蝴蝶丰富度和多度；标准化或明确核算调查努力；采用一致采样、元数据记录和报告标准（如 Darwin Core）。不同方案数据若提供可靠无偏相对多度估计，并经统计模型处理可检测性和努力差异，可整合用于更大尺度趋势。
结论翻译：研究人员的综述显示，蝴蝶调查研究仍高度集中于温带全球北方，而非洲热带区、新热带区和巴布亚区尽管蝴蝶多样性极高，却尤其代表性不足。这种错配令人担忧，尤其考虑到这些地区土地利用压力升级、农业快速扩张和持续森林砍伐。若无系统监测，这些威胁的真实影响仍难以量化，可能导致生物多样性丧失被严重低估。解决这些不足需要在长期监测项目、针对性生态研究和热带地区持续能力建设方面紧急投资。填补这些空间缺口不仅对地方保护规划至关重要，也对真正全球性理解蝴蝶种群趋势及其对环境变化的响应至关重要。尽管研究人员记录了广泛且不断增加的方法多样性，以及线样带数十年来的主导地位，但很少有研究评价其选用方案或提供明确理由。这种方法不一致构成重大挑战：调查设计强烈影响可检测性、多度估计以及最终从数据得出的保护结论。在已经缺乏基线信息的地区，尤其是热带地区，依赖未经测试或基于惯例的方案可能错误呈现种群动态、忽略脆弱物种并误导保护行动。为增强全球蝴蝶数据的可靠性和可解释性，研究人员必须优先开展跨生态背景的方法性能实证评估，包括精度、效率和代表性比较。这些是开发基于证据、针对生境类型和监测目标标准化方案的关键步骤，并可产生高质量、可比数据集，为稳健的区域和全球保护干预提供信息。