《Insects》:Global Color Variation in Giant Hornet Vespa mandarinia Smith (Hymenoptera: Vespidae) and Potential Threat of Spread of the Commercially Reared “Hongniang” Phenotype
编辑推荐:
大型胡蜂 Vespa mandarinia(VM)作为臭名昭著的“杀人蜂”,表现出复杂的体色多态性,并在中国因商业目的被养殖并直接释放到野外,引发其可能成为人为入侵灾害的担忧。研究人员汇编标本与全球在线数据,对体色变异与分布格局进行了描述、建模与分析。研究首次
大型胡蜂 Vespa mandarinia(VM)作为臭名昭著的“杀人蜂”,表现出复杂的体色多态性,并在中国因商业目的被养殖并直接释放到野外,引发其可能成为人为入侵灾害的担忧。研究人员汇编标本与全球在线数据,对体色变异与分布格局进行了描述、建模与分析。研究首次给出代表所有已识体色表型的42张图像,并将表型归为四个主要色变种,包括一个新变种 Vespa mandarinia var. pseudomagnifica(VMP)。预测模型显示 VM 主要原产亚洲,中国“400 mm 等降水量线(400 mm isohyet)”是限制其向西北扩张的主要生物地理屏障。过去十年,Vespa mandarinia var. magnifica(VMF)分布区可能显著扩张(由121.25×104 km2 增至260.29×104 km2),尤其在中国。VMF 与 Vespa mandarinia var. mandarinia(VMM)的潜在分布塑造了典型不对称生物地理格局,凸显古北界—东洋界西段边界。这些发现为风险评估、监测及扩大胡蜂种群的商业化养殖与种群管控决策提供科学依据。
研究背景方面,Vespa mandarinia(VM,中华大蠊/大黄蜂)是自1852年描述于中国浙江宁波的大型社会性胡蜂,原产于亚洲亚热带与温带山区,具有显著体色多态性,多数体色变异出现于中国。历史上学者依体色命名八个亚种,Archer(1995)将其归并为三个色型:mandarinia(VMM,华东、日本)、magnifica(VMF,东北印度至西南中国)、nobilis(VMN,中国台湾)。Carpenter与Kojima(1997)虽将各亚种同物异名化,但学界仍习惯以变种或亚种称之。其中 VMF 的 bellona 类型俗称“红娘”,原分布于西南中国(主要在云南)与中南半岛,因味美与可能药用于2014年起被商业化养殖,养殖者仅培育越冬雌蜂至翌春建巢,再售予散户擅自野放,已扩散至中国14省。这带来管理难题与生态疑问:其潜在适生区何在、迁出原生区后扩散风险如何、体色分化受遗传漂变还是适应选择驱动。论文发表于《Insects》。
主要关键技术方法方面,研究人员基于15年标本采集、博物馆馆藏与 iNaturalist 在线数据构建分布记录,经空间疏稀后用于最大熵(Maximum Entropy,MaxEnt)建模;气候变量取自 WorldClim 的19个1970—2000年均值因子,按贡献率与 Spearman 相关≥0.8 筛除共线性后保留7个关键变量(Bio1、Bio3、Bio4、Bio8、Bio14、Bio15、Bio18);采用 MaxEnt 3.4.4,75%训练、25%检验、100次重复子抽样;适生区按存在概率 p 分不宜/低/中/高,并以最大训练敏感度加特异度(Maximum Training Sensitivity plus Specificity,MTSS)定阈值;未来气候用北京气候中心 BCC-CSM2-MR 的 SSP126、SSP245、SSP585 情景;另用多元环境相似性面(Multivariate Environmental Similarity Surface,MESS)与最不相似变量(Most Dissimilar Variable,MoD)分析气候异常,用 SDM Toolbox 2.0 算分布质心迁移。
研究结果如下。3.1 VM体色多态性及其分布格局:研究人员检视300余号标本与2000余张带位图片,以腹节黄色端带宽度比率将 VM 分为 VMF、VMM、VMN 及新变种 VMP(分布于巴基斯坦北部与印度西部,T1端带窄似 VMF,T2—5端带宽似 VMM)。得出中国400 mm等降水量线限制 VM 西北扩,VMF 偏西南湿热、VMM 达东北温带,VMN 限台湾,商业红娘已越 VMM 西界。
3.2 VM 模型表现与关键环境变量:MaxEnt 平均 AUC 0.902±0.002;Jackknife 显示最暖季降水(Bio18)贡献58.7%,其次降水季节性(Bio15)10.8%,等温性(Bio3)7.4%,温度季节性(Bio4)5.8%。
3.3 VMF、VMN、VMM 现状潜在分布:VMF 高适生区全球260.59×104 km2,中国155.48×104 km2,云南最大;剔除2014后人为扩散数据则全球121.25×104 km2,中国45.026×104 km2,十年翻倍以上。VMN 高适生仅5.95×104 km2,中国台湾外粤西海南、越西北有。VMM 高适生225.57×104 km2,中国178.31×104 km2,沿400 mm线西北连片,川西高原—横断山东缘为弯界,岭南为南界;三型重叠度 VMF 最高,扩散能力 VMF>VMN>VMM。
3.4 VMF 未来潜在分布:SSP126 下2081—2100高适生260.43×104 km2 低于现状;SSP245、SSP585 同期亦降;中适生总体增,低适生稳。
3.5 气候变量与 VMF、VMM 分布关系:最暖季降水 Bio18 与年均温 Bio1 对两型最重要;VMF 对干月降水 Bio14 响应陡升,VMM 呈三峰;VMF 适生范围比 VMM 宽,最优在热带、亚热带。
3.6 VMF 的 MESS 与 MoD:SSP585 在2070年代环境相似最低、异常最高;降水季节性 Bio15 始终主导,年末年均温 Bio1 贡献升,降水变量贡献降,驱动由降水主导向温度主导转。
3.7 VMF 潜在分布质心变化:现质心在云南文山;各情景长期趋东南移,低排放 SSP126 下2080s—2100s 移至广西南宁/百色,说明气候变暖下高适生区东南缩移。
讨论部分总结:研究人员指出 VMF 与 VMM 在中国形成类“华莱士线(Wallace Line)”的川西高原—横断山东缘副界线,体现古北界—东洋界西段不对称扩散,VMF 耐旱广布、VMM 难回湿润南方;该线亦为动物地理分界争议提供新模型,但需系统发育与基因流佐证。体色从西南到东北端带渐宽,台湾 VMN 可能源于过渡带因台湾海峡隔离;60 km 可维持基因流,超100 km 显著下降。VM 体色符合 Gloger 规则,湿热深色、干热 VMP、温干 VMM,不同于 Velutina 的警戒色约束。红娘自2014商业养殖致分布翻倍,多后建巢增大对蜜蜂与人风险;但研究未做路径分析与经济影响评估,分布模型不等于入侵风险。MaxEnt 有生态位保守、采样偏倚、单 GCM 限制,后续应多模型集成、区域背景点、社会经济学指标整合。
结论部分翻译:本研究呈现 VM 全球体色多态性与分布格局的首个系统分析。共检视涵盖所有已记载体色表型的42张图像,将表型分为四个主要色变种,包括一个新描述的变种 Vespa mandarina var. pseudomagnifica(VMP)。更重要的是,物种分布建模表明 VM 主要原产亚洲,最大适生区集中于中国。中国“400 mm 等降水量线”是限制 VM 西北扩张的主要生物地理屏障。川西高原与横断山脉被暂定为中国的副“华莱士线”,塑造 VMF 与 VMM 的生物地理分布,形成明显不对称生物地理格局,并凸显古北界—东洋界西段边界。