《Conservation Science and Practice》：Conservation priorities for Neotropical water striders (Hemiptera: Heteroptera: Gerridae) under climate change
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摘要：随着人类人口增长及气候变化改变地球能量与水文平衡，水文变化正在全球范围内加剧。此类变化在新热带区（Neotropical region）尤为广泛，尤见于大型流域，可深刻影响水生生物区系。本研究旨在基于过去、现在及不同未来气候情景下的物种分布模型（Spec
摘要：随着人类人口增长及气候变化改变地球能量与水文平衡，水文变化正在全球范围内加剧。此类变化在新热带区（Neotropical region）尤为广泛，尤见于大型流域，可深刻影响水生生物区系。本研究旨在基于过去、现在及不同未来气候情景下的物种分布模型（Species Distribution Models, SDMs），确定新热带区水黾（Hemiptera: Heteroptera: Gerridae）保护之优先区域。2050年与2080年的总体格局在乐观与悲观情景下基本一致：北安第斯山脉及南美东部沿海区域之保护重要性整体上升，而南美中部重要性下降。在最乐观之2050年情景下，圭亚那低地（Guianan Lowlands）与罗赖马省（Roraima provinces）之重要性降低；马代拉（Madeira）、欣古–塔帕若斯（Xingu-Tapajós）及查科（Chaco）在所有未来预测中均下降。相比之下，安的列斯群岛（Antilles）与墨西哥过渡带（Mexican Transition Zone）之重要性相对于过去与现在基本保持不变。所检测之变化可能与部分新热带区原有分布区之气候适宜性降低及物种向更适宜区域迁移有关。
《Conservation Science and Practice》刊载论文解读——气候变化下新热带区水黾（Gerridae）保护优先区研究
研究背景与立项依据
新热带区具高度环境异质性与特有性，水黙（半翅目 Hemiptera：异翅亚目 Heteroptera：水黾科 Gerridae）是该区典型水生昆虫类群，亚马逊流域记录有84种特有种，对新热带淡水生物多样性具指示意义。然而淡水生态系统受土地利用变化（生境破碎化、筑坝、采矿）与气候变化（降雨格局改变、水位波动）双重威胁，水文变化将重塑物种适宜生境。目前新热带区水生昆虫保护规划缺乏基于物种分布模型（Species Distribution Model, SDM）之系统性优先区评估，且历史—未来气候变迁下水黾分布之空间重组尚不明晰。为此，研究人员以新热带区141种水黾为对象，利用SDM结合Zonation空间优先化分析，识别过去（更新世—全新世）、现在及CMIP6/RCP 45（乐观）/RCP 85（悲观）情景下2050年与2080年之保护优先区，以期为新热带淡水生物多样性保护提供量化依据。
主要关键技术方法
研究人员搜集截至2022年7月已发表之新热带区Gerridae物种分布记录，初始获269种8426个出现点，经去重与Moran空间自相关过滤后保留141种（≥5个出现点/种）共5135个独特点位。环境变量取自HydroATLAS（31个水文—气候—土壤—地质变量）与WorldClim（19个生物气候变量，1960–1990基准），通过主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）提取解释＞95%总方差之轴作为建模变量。古气候层取末次间冰期（LIG, 120–140 ka）、末次冰盛期（LGM, 21 ka, CCSM3）及中全新世（MID-HOL, 6 ka）；未来气候取MIROC模式之CMIP6数据，RCP 45（RCP4.5）与RCP 85（RCP8.5）下2050与2080年。采用四种算法——最大熵（Maximum Entropy, MaxEnt/MXD）、随机森林（Random Forest, RDF）、支持向量机（Support Vector Machine, SVM）与高斯–贝叶斯（Gaussian Bayesian, GAU）——构建单物种SDM，经Jaccard阈值筛选后取各算法平均 suitability 值生成组合模型，并施加流域连通性空间限制以防过预测。模型评价采用ROC曲线下面积（Area Under the Curve, AUC）与真技巧统计量（True Skill Statistic, TSS）。最终将各时期之组合适宜性栅格导入Zonation 4.0，选用核心区优先化（Core-Area Zonation, CAZ）规则计算各栅格单元之保护重要性值，并按Morrone（2014）新热带分区统计各亚区平均重要性，比较古今—未来变化。
研究结果（RESULTS）
3 RESULTS
基于141种水黾5135个独特出现点生成新热带区各亚区保护重要性地图。模型AUC为0.533～1.0，TSS为0.565～1.0。未来预测普遍显示：北安第斯山脉（northern Andes）与南美东部沿海（coastal areas of eastern South America）保护重要性升高，南美中部（central South America）重要性降低。墨西哥过渡带（Mexican Transition Zone）、中美洲 dominion（Mesoamerican Dominion）、太平洋 dominion（Pacific Dominion）及安的列斯群岛（Antilles）各时期重要性基本恒定。RCP 45与RCP 85情景下2050与2080年总体格局一致。分区均值比较表明：巴西北方 dominion（Boreal Brazilian Dominion）、巴西南部 dominion（South Brazilian Dominion）、查科 dominion（Chacoan Dominion）及南美过渡带（South American Transition Zone）具最高保护重要性（均值0.7～0.9）；巴拉那 dominion（Paraná Dominion）均值最低（古气候期0.4～0.6）。圭亚那低地与罗赖马省（Guianan Lowlands and Roraima provinces）在RCP 45之2050年情景下重要性下降；马代拉（Madeira）、欣古–塔帕若斯（Xingu-Tapajós）与查科（Chaco）在所有未来预测中重要性均下降。东南亚马逊 dominion（Southeastern Amazonian Dominion）与查科 dominion在部分未来情景中较现生期重要性微升。
讨论（DISCUSSION）与结论（CONCLUSION）总结
研究人员指出，保护重要性之空间转移——北安第斯与东部海岸上升、中部南美下降——反映现有重要区域气候适宜性降低致物种向更有利区域再分布；马代拉、欣古–塔帕若斯与查科之持续重要性下降亦佐证此点。墨西哥过渡带与安的列斯群岛跨时期稳定之高重要性指示其具稳健保护价值。研究承认局限：采样缺口（Caatinga及亚马逊西南部欠采样）可能低估低优先级区之真实生态重要性；采用单一气候模式（MIROC）未涵盖全幅气候变率；假定生态位保守性（niche conservatism）未必适用于所有类群；未纳入土地利用动态变量（如毁林、筑坝）。因此优先区地图应视为假说，需补充野外调查与非气候驱动因子。
结论（CONCLUSION）：新热带区水黾保护重要性预计在北安第斯山脉与南美东海岸上升，马代拉、欣古–塔帕若斯及查科等中部区域下降，表明气候变化将重构而非单纯缩减物种分布，对既有保护区网络形成挑战并产生新保护优先区。尽管存数据稀缺与气候预测不确定性，SDM建模对弥补华莱士短缺（Wallacean shortfall）与指导保护政策具重要意义。本研究之优先区地图可为扩展保护区（特别是北安第斯与大西洋沿岸）、指导野外监测及识别气候避难所（refugia）与潜在丧失区提供依据，强调将气候变化投影整合入新热带淡水保护规划之紧迫性，倡导持续运用此类建模工具制定增强生态系统韧性并促进物种向未来适宜生境扩散之策略，以守护新热带区丰富水生生物多样性。
