基于优化MaxEnt模型预测中国南瓜实蝇（Zeugodacus tau）时空分布变迁

《Diversity》：Predicting the Spatiotemporal Distribution Shifts of Zeugodacus tau (Diptera: Tephritidae) in China

　　

Zeugodacus (Bactrocera) tau (Walker)（南瓜实蝇）是亚洲一种具有重要经济意义的实蝇科害虫。研究人员利用优化后的最大熵模型（MaxEnt）、全球发生记录和WorldClim气候变量，模拟了当前和未来气候情景下其在中国与气候相关的栖息地适宜性。最具影响力的预测因子为最暖季降水量（Bio18）、最湿月降水量（Bio13）、年均温（Bio1）、平均昼夜温差（Bio2）和温度季节性（Bio4）。在当前气候条件下，该虫在中国的适宜栖息地广泛分布于华南、华中、华东和西南地区，总面积达272.08 × 10⁴ km²，占全国陆地面积的28.34%。未来预测显示适宜性等级发生再分布而非均匀的范围扩张：中度适宜栖息地总体增加，而高度适宜栖息地减少或波动，并且适宜栖息地质心总体向西北和东北方向移动，在不同时期略有波动。这些预测表明，气候变化可能改变中国南瓜实蝇气候相关栖息地适宜性的空间格局，为在预测适宜性增加地区优先开展监测和检疫工作提供了依据。

南瓜实蝇（Zeugodacus tau）是亚洲—太平洋地区最具经济破坏性的实蝇类害虫之一，原产于南亚和东南亚，现广泛分布于热带和亚热带亚洲，包括中国。其雌虫产卵和幼虫蛀食引起果实腐烂、组织损伤和商品价值下降，已记录寄主超过90种果蔬，尤其危害葫芦科和茄科作物。该虫可通过成虫飞行及被侵染寄主材料的运输扩散，在亚洲造成年均约30%–40%的农业损失。当前监测依赖诱捕和分子诊断，管理依赖区域综合治理，但其环境适应机制仍不清楚，限制了对新侵入地区定殖风险的预判。气候是驱动外来害虫地理分布的主要因素，中国近一个世纪升温速率（1.3–1.7°C/百年）高于全球平均，加之蔬菜大规模种植，可能为该虫扩展提供有利条件。然而未来气候变化将如何改变其长期分布范围和空间动态仍是关键盲点，因此需要预测潜在适生区以支撑监测和检疫资源配置。

研究人员从GBIF、BOLD Systems、iNaturalist等来源收集了4414条全球发生记录，经空间筛选去冗余后获得672条有效记录；从WorldClim获取22个环境变量，经共线性筛选保留10个生物气候和地形变量；利用ENMeval包优化MaxEnt模型的正则化系数（RM）和特征组合（FC），基于最低校正赤池信息准则（AICc）确定最优参数；随后执行10次重复建模，并用接收者操作特征曲线下面积（AUC）、连续Boyce指数（CBI）和10%遗漏率评估模型可靠性。研究中还使用当前（1970–2000年）和未来（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5四种共享社会经济路径下的2030s、2050s、2070s、2090s）气候数据，利用优化模型预测中国适生区，并通过ArcGIS进行适生等级划分、面积统计和质心迁移分析。

模型优化与精度评价：通过ENMeval空间分块评估，最优模型配置为RM=1、FC=LQHPT（AICc权重0.9456），显著降低了过拟合风险。最终模型平均测试AUC达0.957±0.003，验证AUC为0.969±0.009，CBI为0.976±0.013，表明模型预测性能优秀且稳定。

主导环境变量与响应曲线：最暖季降水量（Bio18）贡献率最高（35.6%），最湿月降水量（Bio13）次之（31.9%）；温度变量中平均昼夜温差（Bio2）置换重要性最高（21.4%）。多数关键生物气候变量呈单峰响应，如Bio1适宜范围14.35–26.39°C（最优16.09°C），Bio18在约2602.50 mm附近适宜性最高，说明适生区与温暖湿润条件密切相关。

当前适生区分布：当前气候条件下，中国适宜生境总面积为272.08 × 10⁴ km²，占陆地面积的28.34%，其中高度、中度和低度适宜分别占13.35%、7.96%和7.03%。空间上主要集中于华南、华中南部、东南沿海和西南东部，北方大片区域及青藏高原以不适宜为主，仅河南南部、陕西南部等有零星低适宜斑块。

未来适生区动态：未来不同SSP情景下，总适宜面积变化幅度较小（2090s变化为?0.40%至1.55%），但各适宜等级间发生明显再分配：中度适宜面积普遍增加（2090s增幅19.55%–42.97%），高度适宜面积总体下降（SSP2-4.5情景下2090s降幅达25.62%），低度适宜面积波动较小。空间上适生区总体呈向北、向西移动趋势，河南南部、陕西南部和甘肃东南部由低适宜转为中高适宜。

质心迁移：当前适生区分布质心位于湖南湘西土家族苗族自治州（110°04′E，28°06′N）。未来所有情景下质心均相对于当前向西北或东北方向移动，位移距离为39.62–98.52 km，且波动幅度有限，表明核心适生区相对稳定，变化主要体现在外围区域适宜等级的转变。

研究人员认为，优化模型显著提高了预测可靠性，预测的当前适生区与中国已知分布相符。降水相关变量是主导因子，可能与温暖季节降水促进蛹存活和成虫羽化有关；温度变量如昼夜温差和季节变化可影响昆虫发育和代谢，进一步刻画空间分布。未来变化以等级再分配为主，而非整体范围扩张，质心小幅迁移表明核心分布区稳定。研究局限包括未纳入寄主分布、土地利用、农业强度、天敌和人为传播等非气候因素；仅使用单一全球气候模型（BCC-CSM2-MR）可能不能充分反映气候模型间不确定性；且未进行环境新奇性（如MESS、MOP）分析，长期平均气候数据也无法捕捉极端天气影响。未来应整合寄主分布与物候、动态气候变量、人类活动和管理措施，以提高模型的生态现实性和适用性。

本研究利用优化后的MaxEnt模型刻画了中国南瓜实蝇在当前和未来气候情景下的适生区格局，并识别了关键环境预测因子。最暖季降水量（Bio18）、最湿月降水量（Bio13）、年均温（Bio1）、平均昼夜温差（Bio2）和温度季节性（标准偏差×100）（Bio4）是与其潜在分布相关的主要环境变量。当前气候条件下，南瓜实蝇的适生区广泛分布于华南、华中、华东和西南，约占中国陆地面积的28.34%。未来气候情景显示，适生区适宜性格局将发生再分布，而非整体适生范围的简单扩张。总适生面积保持相对稳定，但中度适宜栖息地普遍增加，高度适宜栖息地呈减少或波动趋势，分布质心向西北和东北方向轻微移动。这些结果提示，气候变化可能通过不同适宜等级间的再分布和空间转换重塑南瓜实蝇的适生区空间格局。预测模式代表当前模型框架下的气候相关适宜性，不应被解释为实际分布范围；其可为检疫监测、早期预警和区域监测的风险优先级排序提供依据。未来研究应整合寄主分布、人类活动和生物互作等因素，以进一步提高物种分布预测的生态现实性和适用性。