《Journal of Insect Science》：iNaturalist records reveal shifts in phenology of caterpillar (Lepidoptera) activity in response to warmer spring temperatures
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气候变化正在导致全球类群的物候（phenology）发生位移，已在植物、昆虫和鸟类等物种中检测到物候变化。然而，尽管毛虫活动对保护、植物与野生动物生态学、森林管理实践和农业具有重要意义，毛虫活动物候的变化仍相对研究不足。为增进对气候变化潜在影响毛虫物候的理解，
气候变化正在导致全球类群的物候（phenology）发生位移，已在植物、昆虫和鸟类等物种中检测到物候变化。然而，尽管毛虫活动对保护、植物与野生动物生态学、森林管理实践和农业具有重要意义，毛虫活动物候的变化仍相对研究不足。为增进对气候变化潜在影响毛虫物候的理解，研究人员利用在美国和加拿大收集的公民科学（citizen science）记录，对147种鳞翅目（Lepidoptera）物种可观察活动的起始日期、终止日期和可观察毛虫活动持续时间的位移进行建模。研究人员发现，响应春季温度升高，毛虫活动起始和终止平均分别提前2.5 d/°C和1.1 d/°C，活动期平均延长1.5 d/°C。毛虫活动物候的这些位移可能改变毛虫暴露于不利环境条件或捕食的程度，也可能改变毛虫寄主植物所受食叶压力的季节性时间、食虫野生动物的猎物可获得性以及害虫管理实践的最佳时机。
气候变化正在导致全球生物物候（phenology，生活史事件的年度时间安排）发生位移，植物、昆虫和鸟类等类群已有证据。然而，鳞翅目（Lepidoptera）物候研究多聚焦成虫，毛虫阶段相对不足；毛虫在生态与管理中具有不同于成虫的重要作用：是多种野生动物的食物来源，其物候变化会影响猎物可获得性、寄主植物所受食叶压力以及毛虫自身存活和化蛹成功，并关系到保护物种管理、农业和林业害虫治理。毛虫隐蔽、难以诱捕、野外采样耗时且鉴定困难、博物馆标本少，限制了广尺度长期数据建模。公民科学（citizen science，公众参与数据收集的科学方式）记录为跨分类和地理尺度研究提供可能。为此，研究人员利用美国与加拿大218,266条公民科学记录，对147种鳞翅目毛虫可观察活动的起始、终止和持续期对春季增温的响应进行建模。研究结论显示，春季增温使毛虫活动起始和终止平均分别提前2.5 d/°C和1.1 d/°C，活动期平均延长1.5 d/°C；这些位移可能改变毛虫暴露于不利环境或捕食的程度、寄主植物食叶压力的季节时间、食虫野生动物的猎物可获得性以及害虫管理的最佳时机。
关键技术方法：对iNaturalist平台2024年前美国或加拿大未标注研究级鳞翅目记录人工标注生活史阶段，经全球生物多样性信息机构（GBIF）下载519,582条幼虫记录；过滤后保留218,266条、147种。以ClimateNA v.7.50的4 km数据获取春季（3—5月）年均温及1991—2020年春季温度常年值（temperature normal，长期平均气候条件），计算年际温度异常（temperature anomaly，年际温度偏离长期平均）。对每物种，用分位数回归（quantile regression，在指定分位点估计变量关系的回归）将可观察活动起始（10
th percentile）和终止（90
th percentile）日期对温度常年值和异常值建模；非显著响应设为0；以终止位移减起始位移计算持续期位移；用Wilcoxon符号秩检验（Wilcoxon signed-rank test，非参数检验；Pratt零包含法）检验平均位移；分析用Python v.3.11.8。
研究结果：
1. 活动起始的物候位移。基于上述分位数回归模型及Wilcoxon符号秩检验，毛虫物种在春季较暖年份呈现首次观察日期系统性提前的趋势，平均提前2.5 d/°C（P < 0.001，W = 242）。147种中70种（47.6%）的起始日期对增温有统计学显著响应，其中68种（46.3%）提前、仅2种（1.4%）延迟；其余77种（52.4%）未检测到显著响应。
2. 活动终止的物候位移。基于同一建模与检验框架，毛虫物种在春季较暖年份呈现末次观察日期系统性提前的趋势，平均提前1.1 d/°C（P < 0.001，W = 1,750）。147种中60种（40.8%）的终止日期有显著响应，其中46种（31.3%）提前、14种（9.5%）延迟；其余87种（59.2%）未检测到显著响应。
3. 活动持续期的物候位移。通过以终止位移减起始位移计算持续期位移并进行检验，毛虫活动期总体延长，平均延长1.5 d/°C（P = 0.001，W = 2,904）。147种中88种（59.9%）的活动持续期对增温有显著变化，其中60种（40.8%）延长、28种（19.0%）缩短；其余59种（40.1%）未检测到显著响应。
讨论部分指出，多数鳞翅目物种未检测到起始日期位移，但46.3%的物种在较暖年份首次观察提前、仅1.4%延迟，提示毛虫总体趋于更早出现；提前出现可能由成虫产卵更早、卵发育更快或幼虫越冬滞育终止更早所致，并可能部分解释31.3%物种末次观察提前。若毛虫更早出现但发育速率相同，也可能更早化蛹；末次观察日期还受发育速率、每年世代数和越冬策略影响。持续期变化中，40.8%物种延长、19.0%缩短；延长可能与额外世代、较慢发育速率或额外龄期有关，缩短可能与增温下发育更快有关，但物种特异性机制仍需研究。研究同时纳入温度常年值和年际异常值，故所估计变化率代表毛虫对短期温度变化的物候可塑性，而非对空间温度差异的局部适应；同一物种不同种群仍可能响应不同，后续种群水平研究对确定局地增温效应有价值。
研究结论部分翻译：因此，本文所呈现的物候变化速率代表毛虫对短期温度变化的物候可塑性（phenological plasticity，物候对短期环境变化的响应能力），而非对空间温度差异的局部适应。然而，同一物种的不同种群仍可能对温度升高表现出不同响应，因此进一步研究单个种群对于确定增温的潜在局地效应仍有价值。
