未来气候情景下中国Protegira songi潜在适宜生境的气候驱动变化

《Biology》：Climate-Driven Changes in Potential Suitable Habitat of Protegira songi in China Under Future Climate Scenarios

　　

Protegira songi Chen和Zhang是一种单食性食叶害虫，专门以Eucommia ulmoides Oliv.（杜仲）为食，后者是中国广泛栽培的一种具有经济和药用价值的重要树种。气候变化可能影响该害虫的潜在适宜生境，对未来监测和管理具有重要意义。研究人员采用整合发生记录和环境变量的最大熵（MaxEnt）模型，评估当前生境适宜性，并预测四个共享社会经济路径（SSP）情景下的未来变化。最冷月最低温（Bio6）和最干月降水量（Bio14）被确定为与潜在生境适宜性相关的关键气候因子。目前，适宜生境估计覆盖中国陆地面积约20.58%，高适宜区域主要分布于中国中部和西南部。未来预测表明，潜在适宜生境将发生空间重新分布，核心适宜区保持相对稳定，而边缘区域表现出更多变化。在SSP245情景下，到2090年代适宜生境面积增幅最大，同时适宜生境质心总体向南移动。这些发现增进了对P. songi潜在适宜生境气候驱动变化的理解，并为气候信息驱动的监测和适应性害虫管理提供了科学依据。

全球气候变暖导致极端天气事件频发，温度和降水作为关键环境因子显著影响植食性昆虫的发育、种群动态和地理分布。Protegira songi（鳞翅目：夜蛾科）是一种专性取食杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.）的单食性食叶害虫，近年来已在中国贵州、四川、湖南、陕西、河南等主要杜仲产区及韩国造成严重危害。已有研究多集中于该害虫的生物学特性、嗅觉相关基因及防治策略，虽已有学者利用最大熵（MaxEnt）模型初步预测其未来分布，但不同共享社会经济路径（SSP）情景下气候驱动的生境空间再分配动态仍缺乏系统理解。为此，研究人员基于发生记录与环境变量构建MaxEnt模型，评估当前及未来气候条件下P. songi在中国潜在适宜生境的变化，旨在识别关键气候驱动因子，揭示生境范围与空间格局的演变趋势，为气候适应性监测和综合管理提供科学依据。该论文发表于《Biology》。

研究方法上，研究人员整合了全球生物多样性信息网络（GBIF）、中国知网（CNKI）文献、区域专著及2024—2025年野外调查获得的P. songi发生记录，经筛选和空间过滤后共保留50个分布点。环境数据取自WorldClim v2.1数据库，空间分辨率2.5弧分；未来气候采用CMIP6中BCC-CSM2-MR模式在2050年代（2041—2060）、2070年代（2061—2080）和2090年代（2081—2100）的四个SSP情景（SSP126、SSP245、SSP370、SSP585）数据。通过皮尔逊相关性分析和贡献率评估，从19个生物气候变量中筛选出7个用于建模。模型以75%发生记录训练、25%验证，重复10次，用受试者工作特征曲线下面积（AUC）评价精度，并在ArcGIS 10.8中完成生境适宜性分类、面积测算、空间叠置分析和质心迁移计算。

主要结果如下。3.1 模型预测性能：通过ROC曲线与AUC评估，模型平均AUC为0.971，表明预测精度优秀，能准确反映P. songi发生记录与环境变量的关系，可靠预测其潜在适宜生境。3.2 关键环境变量分析：通过jackknife检验、贡献率和置换重要性分析，识别出最冷月最低温（Bio6）、最干月降水量（Bio14）、等温性（Bio3）、温度季节性（Bio4）、平均昼夜温差（Bio2）和最湿月降水量（Bio13）为核心变量，其中Bio6贡献最高且独立信息价值最大。响应曲线显示适宜范围分别为：Bio6为?4.01～2.56 °C，Bio14为6.60～26.42 mm，Bio3为25.87～30.12，Bio4为671.33～872.64，Bio2为6.86～9.20 °C，Bio13为164.25～289.71 mm。3.3 当前气候条件下的潜在适宜生境：MaxEnt预测结合ArcGIS分类显示，当前适宜生境总面积约1,975,600 km²，占中国陆地面积20.58%。高适宜区面积为439,200 km²（4.58%），主要呈连续带状分布于河南中部、陕西南部、湖北西部、重庆、四川东部和贵州北部；中等适宜区（6.19%）环绕高适宜区；低适宜区（9.81%）分布于外围。总体呈核心高适宜向四周逐渐降低的格局。3.4 未来气候情景下的潜在适宜生境：各情景下生境仍集中于中部和西南部，但面积与等级比例发生变化。2050年代，SSP126、SSP245和SSP585下总面积增加，SSP370面积减少；2070年代多数情景面积下降，其中SSP126降幅达?11.56%；2090年代，SSP245扩张最显著，总面积达223.82×10⁴ km²（+13.29%），且高、中、低适宜区均增加，而SSP126、SSP370和SSP585变化较小。3.5 空间变化：通过二元栅格叠加分析，核心适宜区保持稳定，变化主要发生在边缘。2050年代各情景变化有限，SSP370收缩面积较大；2070年代情景间差异增大；2090年代SSP245扩张面积最大（32.76×10⁴ km²，+3.41%），而SSP126、SSP370、SSP585收缩面积较大。空间上，新增适宜区多位于北部和西部边缘，收缩区集中在南部和东南部。3.6 质心偏移：利用平均中心工具计算，当前适宜生境质心位于湖北省宜昌市兴山县北部（110.9605° E，31.4216° N）。未来不同SSP下质心均总体南移，但轨迹各异。其中SSP245在2090年代向南位移最大，达56.69 km；SSP370位移较小；SSP585在2070年代位移48.05 km。

讨论部分指出，温度变量尤其是Bio6对P. songi分布起主导作用，冬季低温可能限制其越冬存活与范围扩张；降水通过影响土壤湿度进而作用于土中化蛹和成虫羽化。P. songi寄主杜仲的适宜生境也受Bio6和Bio14影响，气候条件与寄主分布的一致性有助于种群维持。未来“核心稳定—边缘动态”的模式与温度升高下生物耐受性非线性响应有关。研究局限性包括未纳入寄主分布、天敌等生物因子，且仅使用单一全球气候模型，未来需结合多模型集合和更完整的生态信息。研究结论为：基于MaxEnt模型预测，P. songi当前潜在适宜生境主要集中在中国中部和西南部，未来这些区域仍为重要分布区，但会发生空间再分配而非完全位移；Bio6和Bio14是关键气候变量；四个SSP情景中，SSP245到2090年代生境面积扩张最大，且质心总体南移、迁移轨迹因情景而异。该研究强调了结合未来气候预测与寄主信息理解潜在生境变化的重要性，为P. songi的气候适应性监测、早期预警及综合管理提供了科学依据。