《Regional Studies in Marine Science》：Complementary Data Sources for Mapping Target Mediterranean Non-Native and Cryptogenic Species: The Role of Local Knowledge and Citizen Science
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公民科学描述了非专业人士积极参与科学研究的过程。参与者可能在数据收集、验证、分析或传播方面做出贡献，通常与学术机构或研究团队合作。这种方法增强了数据获取的时空尺度，促进了公众对科学的参与，并支持包容性的知识生产。在公民科学方法中，地方生态知识（LEK）日益成为
公民科学描述了非专业人士积极参与科学研究的过程。参与者可能在数据收集、验证、分析或传播方面做出贡献，通常与学术机构或研究团队合作。这种方法增强了数据获取的时空尺度，促进了公众对科学的参与，并支持包容性的知识生产。在公民科学方法中，地方生态知识（LEK）日益成为理解环境动态和监测生物多样性变化的公认工具。地方生态知识可被定义为当地资源使用者所积累的生态认知体系，源于长期基于场所的环境互动，并通过文化和经验实践传承。它指的是个人或社区通过与周围生态系统的长期互动而发展出的经验性理解。这种知识涵盖了对物种发生和行为、生态动态以及环境变化的观察，通常嵌入文化实践中并代代相传。地方生态知识具有情境特异性、适应性，并能提供可能被正式科学研究和监测所忽视的生态模式的重要见解。在地中海，气候变化和海表温度（SST）上升是环境变化的关键驱动因素，深刻影响着海洋生物多样性和生态系统动态。这些因素引发物种分布的变化，导致温带物种向北范围收缩或迁移，嗜热物种则相应扩张，同时热带生物向地中海生态系统扩展。此类变化推动了南方化——即本地嗜热物种分布范围的北扩——和热带化——即热带起源的非本地种的引入和扩散——有利于适应温暖条件的物种蔓延。因此，本地生物群落被重塑，给生物多样性保护和可持续生态系统管理带来了重大挑战。海表温度上升不仅驱动地中海物种重新分布，还促进了非本地种（有时是入侵分类群）的建立，例如那些经由苏伊士运河而非直布罗陀海峡引入的类群，因而适应温暖温度，同时对本地种群造成胁迫。物种组成的这些变化可能深刻改变生态系统结构和功能，导致生态平衡被破坏。热异常，包括热浪，进一步促成了物候变化、病原体传播和大规模死亡事件，共同重塑了海洋组合，威胁着本已脆弱的生态系统的完整性。这些转变的后果超越了生物多样性丧失，影响到维持人类生命的生态系统服务。物种分布和群落组成的变化影响渔业、海岸保护和公共健康，对社会-生态系统产生级联效应。这些级联效应突显了对适应性管理和基于生态系统的保护方法的迫切需求，将生态韧性与可持续资源利用相结合。在此背景下，研究人员选择了来自不同分类群的代表性物种，以评估多样化数据源在记录其当前分布中的贡献，同时也测试了不同分类群、其生态特征以及社会经济相关性方面的潜在差异。这种方法使研究人员能够评估不同数据源的性能是否受物种生物学特性或与其存在相关的人类维度的影响。这些分类群包括嗜热的Ocypode cursor和隐存种/非本地种Oculina patagonica、Lamprohaminoea ovalis、Amathia verticillata、Pterois miles、Acanthurus monroviae以及Fistularia petimba。所选物种大多为非本地种，仅在过去几十年才进入地中海；因此，任何范围扩张的证据都落在最近二十年内，这一时期记录了海表温度升高的加剧。虽然本研究分析的大多数发生记录可追溯到2000年以后——反映了近期监测工作和公众对非本地种意识的激增——但当可用时也纳入了更早的数据，以提供更广泛的历史背景。物种的选择基于其科学相关性或易于识别性，特别是通过照片记录，以便于通过公民科学和地方生态知识进行数据收集。其中，海蟹Ocypode cursor是列表中唯一的嗜热物种，其在东地中海的分布早有记载，其栖息地扩张已被记录为气温上升的直接后果。Oculina patagonica是一种隐存珊瑚物种，在地中海浅水栖息地中被广泛记录，使其成为追踪和理解非本地珊瑚扩散的关键目标。苔藓虫Amathia verticillata是一种隐存物种，常见于港口，因其大型且明显的群体（常达1米高）易于识别，密集生长时可能堵塞水下管道。裸鳃类Lamprohaminoea ovalis是一种非本地物种，因海水变暖在地中海扩展其分布范围，并且被潜水员广泛拍摄，易于识别。非本地鱼类Fistularia petimba是其属在地中海的第二个记录种，但其分布仍需进一步调查。相比之下，Pterois miles已被广泛研究，但遏制其入侵的努力尚未取得显著的大规模成果。此外，该物种现有的分布模型已被证明不可靠，这强化了收集大量观测数据以完善预测框架的必要性。与前述物种不同，鱼类Acanthurus monroviae在地中海的记录数量有限，几乎在整个盆地内分布不均，留下了大片未覆盖区域。这种看似斑块状的报告分布使得该物种成为收集额外存在数据的宝贵目标，可能补充源自文献的数据。本研究探讨了公民科学和传统生态知识如何为地中海海洋物种分布变化提供可靠信息。将公民科学和地方生态知识的见解与既定科学数据集相结合，可增强预测模型并支持应对地中海生物多样性变化和丧失的管理策略。研究人员首先调查了数据集如何在其地理区域内对总体物种发生做出贡献，以及物种存在的实际局限性，而不是模拟时间上的分布变化；其次，确定了将地方生态知识和公民科学数据流与传统来源（如文献记录和野外采样）相结合如何增强了生态分析，提供了对气候变化对地中海海洋生态系统影响的理解。
多源数据整合揭示地中海非本地与嗜热物种分布格局：地方知识与公民科学的互补价值
一、研究背景与科学问题
地中海盆地正经历着由气候变化驱动的快速环境变迁，尤其是海表温度（SST）持续升高，已成为重塑海洋生物多样性和生态系统动态的核心驱动力。升温过程引发了两种并行但机制不同的生态现象：一是“南方化”（meridionalisation），即本地嗜热物种的分布范围向北扩张；二是“热带化”（tropicalisation），指热带起源的非本地种（non-indigenous species）通过苏伊士运河等路径侵入并扩散。这些变化导致本地生物群落重组，对生物多样性保护和可持续生态系统管理构成严峻挑战。
然而，传统的物种分布监测体系存在显著局限。一方面，常规科研文献和全球生物多样性数据库（如GBIF、OBIS）往往存在区域偏差，尤其对经济价值低、缺乏“魅力”或不易引起关注的类群记录不足；另一方面，许多非本地种和隐存种（cryptogenic species）进入地中海仅数十年，其快速扩散的动态过程难以被周期性的标准化调查及时捕捉。因此，亟需探索整合多元化数据来源的方法论框架，以填补传统监测体系的空白，提升对物种分布动态的认知精度和时效性。
二、研究方法与技术路线
研究人员采用了一套多源数据整合策略，系统地收集了七种代表性地中海嗜热与非本地/隐存物种的发生记录。技术方法主要包括：
- 1.
文献检索：通过SCOPUS、Google Scholar和ResearchGate进行系统性文献综述，以各物种学名结合“分布”“地中海”“发生”等关键词检索同行评议出版物。
- 2.
全球生物多样性数据库调用：利用R语言（版本4.4.2）及其专用包（robis、dismo、raster、sf、ggplot2、rnaturalearth、readxl、tidyverse）从GBIF和OBIS平台提取标准化、大规模的地理参考发生数据（最后访问日期：2025年8月30日）。
- 3.
地方生态知识与公民科学问卷调查：开发了五种语言（英语、法语、西班牙语、意大利语、阿拉伯语）的谷歌表单，针对七个目标物种设置标准化问题，并通过电子邮件和社交媒体广泛分发至地中海沿岸22个国家的科学家、研究机构、渔业社区和潜水专业人员。问卷开放期为2024年11月1日至2025年3月1日。
- 4.
社交媒体数据挖掘：从Facebook专业社群（如“Oddfish”和“Fauna Marina Mediterranea”）中收集附带照片和地理信息的物种目击报告，经专家验证后纳入数据集。
所有记录经过严格的多步去重与验证流程：空间和时间重叠的记录被合并；当受访者明确引用已发表文献时，相应记录被重新归类至文献来源；对于缺乏精确坐标的机遇性数据，采用了分层地理参照协议以确保空间精度。最终数据汇总为一个结构化Excel文件，包含地理坐标、发生年份和数据来源分类。
三、研究结果
3.1 总体数据概况
研究共汇编了7个目标物种的5,212条发生记录。在线数据库贡献最大（2,783条，占53.54%），其次是文献来源（2,070条）、地方生态知识与公民科学调查（288条）以及社交网络（71条）。地方生态知识与公民科学调查收到了来自14个地中海国家的291份有效回应，其中38条记录附有照片或视频证据。
3.2 各物种分布特征
Oculina patagonica（隐存珊瑚）：共683条记录，广泛分布于地中海各海域，尤以西班牙沿岸最为集中。地方生态知识与公民科学数据在塞浦路斯和意大利半岛（第勒尼安海与亚得里亚海两侧）补充了其他来源缺失的记录。
Amathia verticillata（苔藓虫）：共510条记录，在中、西、北部地中海密度较高。地方生态知识与公民科学数据在土耳其、塞浦路斯和克罗地亚提供了传统来源未能覆盖的新记录，特别是在塞浦路斯地区几乎完全依赖该来源。
Lamprohaminoea ovalis（裸鳃类）：共155条记录，主要分布于西地中海。地方生态知识与公民科学及社交网络数据确认了该物种近年向北扩张的趋势，尤其是在利古里亚海和法国沿岸（2021-2024年记录）。
Ocypode cursor（嗜热沙蟹）：共505条记录，历史上集中于东南地中海。地方生态知识与社交网络报告揭示了2024-2025年在利古里亚、撒丁岛等西北地中海的新北界记录，暗示该物种可能具备超出预期的生理适应能力。
Acanthurus monroviae（鱼类）：仅37条记录，是研究中最少报告的物种。地方生态知识与公民科学数据在希腊、克罗地亚和马耳他补充了文献未覆盖的存在点，凸显了对稀有物种而言非专业目击的关键价值。
Fistularia petimba（鱼类）：共119条记录，主要分布于东地中海。地方生态知识与公民科学数据首次报告了意大利中部（坎帕尼亚和普利亚）第勒尼安海和亚得里亚海的新记录，表明该物种可能正在向西扩散。
Pterois miles（狮子鱼）：共3,203条记录，是报告最多的物种，广泛分布于东地中海。社交网络和地方生态知识与公民科学数据提供了西西里海峡、撒丁岛南部等中西部的西部边界新记录，支持了温度异常促进其入侵进程的假说。
3.3 数据源贡献的差异性分析
研究表明，不同数据源对不同物种的相对贡献存在显著差异。对于文献记录较少的物种（如A. monroviae和F. petimba），地方生态知识与公民科学数据所占比例更高，甚至成为主要信息来源。而对于研究充分的物种（如P. miles），地方生态知识与公民科学数据虽占比不高，但在补充前沿分布边界信息方面发挥了独特作用。值得注意的是，并未发现前期科学记录程度与地方生态知识与公民科学数据相对贡献之间存在明确的线性关系。
四、讨论与结论
研究证实，整合传统文献、全球生物多样性数据库、地方生态知识与公民科学以及社交网络等多源数据，能够显著提升对地中海非本地与嗜热物种分布格局的认知精度。地方生态知识与公民科学特别在填补传统监测体系的空间和时间空白方面展现出不可替代的价值，尤其对于易识别的物种和文献稀少的类群。然而，研究也指出，地方生态知识与公民科学数据面临物种误认风险（如O. patagonica易与本地珊瑚Cladocora caespitosa混淆，F. petimba易与更常见的F. commersonii混淆），需要通过严格的验证协议（如照片审核、专家鉴定）来保障数据质量。
研究结论强调：气候变化正在积极重塑地中海生物多样性，推动嗜热和非本地物种向新的栖息地扩张。本研究观察到的最北端和最西端的记录大多出现在过去二十年，与地中海海表温度加速升高的时段相吻合，暗示气候驱动的分布位移正在发生。地方生态知识与公民科学和社会媒体提供的近期记录为这一趋势提供了及时信号，但需要持续的验证和长期监测来确证。整合多种数据源、特别是赋予地方生态知识与公民科学数据与传统学术来源同等地位的创新方法，为未来生物多样性监测和管理提供了更具韧性和包容性的框架，有助于在气候变化背景下制定更有效的保护策略。
