《Ecography》：Over three-quarters of earthworm species lack protection in China, a crisis exacerbated by climate change
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随着气候变化的加剧，作为“生态系统工程师”的蚯蚓正面临严峻的生存压力与灭绝风险。然而，以地上生物多样性为目标的保护网络能否覆盖长期被忽视的蚯蚓多样性仍是未知数。为应对这一问题，研究人员基于物种分布与堆积模型，揭示了中国蚯蚓丰富度的分布格局及其驱动因素，并预测了其未来的时空变化趋势。研究发现，当前及未来的蚯蚓分布区在保护区内覆盖比例极低，76.3%的蚯蚓物种未受保护，且未来气候变化将导致栖息地丧失和多样性中心向西北迁移。该研究为将地下生物多样性纳入国家土地利用与保护规划提供了关键科学证据。
土壤是地球生命的基石，滋养着超过60%的陆地生物多样性。在这片黑暗而富饶的地下世界中，蚯蚓扮演着至关重要的“生态系统工程师”角色。它们穿梭于泥土之间，改善土壤结构，分解有机物，增强碳封存，是维持生态系统健康与稳定的无名英雄。然而，在全球气候变化的阴影下，这些依赖皮肤呼吸、对环境温湿度极为敏感的生物正面临前所未有的挑战。气温升高、降水模式改变，正在深刻影响着蚯蚓的生存、繁殖与地理分布。更令人担忧的是，现有的生物多样性保护策略普遍侧重于鸟类、哺乳动物和植物等“看得见”的群体，而蚯蚓等地下生物的保护需求长期被忽视。地上与地下的生物多样性模式是否存在差异？现有的保护区网络是否能有效庇护这些“土壤工程师”？在气候变化的背景下，中国丰富的蚯蚓多样性将何去何从？这些问题亟待解答。
为了填补这一知识空白，一项题为“Over three-quarters of earthworm species lack protection in China, a crisis exacerbated by climate change”的研究在《Ecography》期刊上发表。该研究旨在系统地揭示中国蚯蚓多样性的宏观分布格局、预测气候变化对其的影响，并评估当前保护网络的有效性，从而为制定综合性的生物多样性保护策略提供科学依据。
为了回答这些问题，研究团队运用了多项关键技术方法。首先，他们从全球生物多样性信息网络、中国蚯蚓数据库等多个来源，收集并清理了1986年至2024年间中国境内306种蚯蚓的5334条有效分布记录。其次，研究采用了堆积物种分布模型（SSDM），集成了人工神经网络、支持向量机、最大熵模型等七种算法，基于19个生物气候变量、地形和土壤数据，来预测蚯蚓当前及未来的潜在分布。模型预测了在SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5三种共享社会经济路径情景下，2050年代和2090年代的物种分布变化。最后，通过将预测的物种丰富度分布图与中国的自然保护区范围、地上生物多样性数据（如维管植物、脊椎动物丰富度）进行空间叠加分析，进行了保护空缺分析和空间一致性评估，以识别保护优先区和缺口。
研究结果
地球蠕虫丰富度分布和变量重要性
模型预测结果显示，中国蚯蚓物种丰富度呈现从东南向西北递减的明显空间格局。高丰富度区域仅占国土面积的3.28%，集中分布于中国东南部和西南部，以及西藏林芝地区。土壤类型是影响蚯蚓分布最重要的环境因子，贡献率达28.19%，其次是最冷季降水量和年温度变化范围。
气候变化下的栖息地丧失与增加
未来气候变化将导致蚯蚓物种丰富度格局发生显著变化。在SSP5-8.5高排放情景下，物种丰富度损失最为严重，损失率达22.44%。传统热点区域，如西南地区、东南丘陵和长江中下游平原，物种丰富度将显著下降，预计损失面积达129.62 × 104km2。与此同时，秦岭山区、川藏交界地带、黄河流域及东北地区的物种丰富度预计将增加，这些地区可能成为新的多样性热点。
分布范围的未来变化趋势
研究发现，蚯蚓适宜栖息地的范围因气候变化而持续萎缩。到2090年代，在三种SSP情景下，分别有60%、74%和84%的蚯蚓物种经历了分布区面积的减少。物种分布的中心点发生了迁移，在SSP1-2.6情景下，蚯蚓主要向东短距离迁移；而在SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下，则呈现出更明显的向西北方向迁移的趋势。适宜生境的萎缩程度和迁移距离随温室气体排放水平的升高而显著增加。
空缺分析
当前，中国高达76.3%的蚯蚓物种受到的保护效率不足（其分布范围在保护区内的覆盖率低于5%）。在未来高排放情景下，保护区内蚯蚓适宜生境的丧失速度甚至超过了保护区外。到2090年，在SSP5-8.5情景下，分布范围受保护比例超过5%的物种比例将骤降至12.2%。这表明，随着气候变化加剧，现有保护区网络对蚯蚓核心栖息地的覆盖能力急剧下降。
空间一致性与优先保护区
蚯蚓高多样性区域与地上生物多样性高区域的空间重叠面积，仅占蚯蚓高多样性预期总面积的39%。研究识别出的优先保护区主要位于云南西双版纳、广西十万大山、海南霸王岭等现有保护区内，而保护空缺则广泛分布于藏东南、滇西滇南、桂北、琼南及粤闽部分地区。随着温室气体排放加剧，地上与地下生物多样性的空间一致性程度显著降低。
研究结论与重要意义
该研究系统揭示了中国蚯蚓多样性的分布格局及其对气候变化的响应，得出了几项核心结论。首先，中国蚯蚓多样性热点（北纬20°-30°间的东南丘陵和西南山区）具有独特的空间异质性，主要受土壤类型、最冷季降水和年温度范围驱动。其次，未来气候变化将导致多样性中心从低纬度向高纬度、从湿润区向半湿润区迁移，呈现“东南损失、西北增益”的格局，秦岭等地可能成为新的避难所。第三，蚯蚓与地上生物多样性的空间一致性低（仅39%）且持续下降，表明两者保护需求存在显著差异。最为严峻的是，当前保护区网络对蚯蚓的保护严重不足，76.3%的物种保护效率低于5%，且这一缺口在未来高排放情景下将急剧扩大。
这些发现具有重要的科学意义与实践价值。它首次在国家尺度上量化了气候变化对中国蚯蚓多样性的威胁及保护网络的失效风险，发出了明确的预警：仅仅保护地上生物不足以维系土壤生态系统的健康与功能。研究强调，必须将蚯蚓等地下生物多样性指标系统地纳入国家土地利用与保护规划体系。论文建议采取差异化的保护策略：在多样性可能丧失的区域（如川藏过渡带）建立气候适应性的“迁移廊道”；在多样性可能增加的潜在热点（如黄淮海平原）则通过可持续农业管理保护核心斑块；并规划跨区域的生态连通性，以支持物种的适应性迁移。这为优化国家尺度的生物多样性保护策略与政策制定提供了关键的科学证据，也为基于自然的解决方案提供了新的视角——通过保护“生态系统工程师”来协同增强碳封存、土壤修复和生态系统韧性，最终促进人与自然的可持续发展。
