《Climate Change Ecology》：Climate and Land-Use Interactions Shape the Future of an Endangered Butterfly in a Warming World
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面对气候变化对物种分布的深远影响，研究者运用高分辨率气候与土地利用数据，结合MaxEnt模型，首次在区域尺度上预测了德国巴登-符腾堡州濒危蝴蝶——大白环蛱蝶（Brintesia circe）在当前及未来（RCP 4.5和RCP 8.5情景下至2050年）气候条件下的潜在适生区变化。研究表明，在气候变暖背景下，该物种的适宜栖息地面积可能显著增加，其未来命运很大程度上取决于拥有其寄主植物的适宜草地能否得到有效保护与管理。
蝴蝶，这些自然界中翩翩起舞的色彩精灵，其生存状况正成为衡量生态系统健康的敏感指标。在全球气候变暖的背景下，许多物种被迫踏上迁移之路，寻找新的家园。然而，对于栖息地需求极为特化的濒危物种而言，未来的命运尤其令人担忧。它们是否能在气候变化中找到一线生机？影响它们分布的关键因素，究竟是宏观的气候变量，还是其赖以生存的特定土地利用类型和微环境？目前，大多数物种分布模型（Species Distribution Modelling, SDM）依赖于大尺度、粗分辨率的气候数据来预测物种的未来分布，却往往忽略了决定物种能否在当地存活的精细尺度环境因素，例如具体的土地覆盖类型和地形。这种缺失可能导致预测结果与实际情况存在偏差，难以指导有效的本地化保护行动。针对这一研究空白，一篇发表在《Climate Change Ecology》期刊上的研究，以德国西南部巴登-符腾堡州一种珍稀且濒危的蝴蝶——大白环蛱蝶（Brintesia circe）为研究对象，展开了一项精细化的探索。
为了解答气候变化与土地利用如何共同塑造濒危蝴蝶的未来分布图景，研究人员开展了一项结合高分辨率环境数据的物种分布建模研究。他们系统收集了该物种在巴登-符腾堡州内的364条空间精确的分布记录，并运用空间细化处理以减少采样偏差。研究采用了两种类型的环境数据：一是空间分辨率为1公里×1公里的28个气候变量数据（涵盖1991–2020年基准期，并包含至2050年在RCP 4.5和RCP 8.5两种排放情景下的预测数据）；二是精细尺度（25米×25米）的地表数据，包括数字高程模型和一系列土地利用图层，如草地、森林、葡萄园和保护区的距离或覆盖度信息。所有的气候数据都被降尺度至25米分辨率以匹配土地利用数据的尺度。建模工作主要使用在复杂生态数据和小样本量下表现稳健的MaxEnt算法。研究采用了三步建模法：首先建立仅包含气候变量的模型，然后建立仅包含土地利用和地形变量的模型，最后将两者结合构建联合模型。为了评估模型稳定性并避免空间自相关的影响，研究采用了空间区块交叉验证方法。通过逐步剔除贡献度低的变量，最终确定了影响物种分布的六个关键预测变量。
研究结果显示：
3.1. 最终模型参数
在联合模型中，六个对大白环蛱蝶分布具有重要影响的变量被确定下来。其中三个是气候变量：冬季降水、秋季太阳辐射和冬季最高温度。另外三个是土地利用变量：距离草地的距离、距离保护区的距离以及距离葡萄园的距离。模型响应曲线分析显示，物种的出现概率随着距离草地越远而显著降低，证实了草地是其核心栖息地。对于保护区和葡萄园，出现概率与距离的关系呈现出先降后升的复杂模式，远距离的升高可能源于数据稀疏导致的模型外推假象。在气候方面，较高的秋季辐射和冬季降水有利于物种出现，而冬季最高温度的影响呈单峰曲线，在平均约5.5°C时出现概率最高。
3.2. 当前及未来气候条件下的栖息地适宜性
在当前气候条件下，大白环蛱蝶的高适宜性栖息地面积小而分散，仅占研究区域（巴登-符腾堡州）的很小一部分（例如，预测出现概率>0.8的区域仅占0.27%），且大部分已知的个体都分布在这些高适宜性斑块内。然而，模型预测显示，到2050年，无论是在RCP 4.5还是RCP 8.5气候情景下，该物种的适宜栖息地面积都将显著增加。尤其值得注意的是，模型预测未来高适宜性区域将向更高海拔地区转移，在南部和东部黑森林地区可能出现大片新的潜在适生区。相反，在当前的两个物种分布热点区域（凯泽斯图尔和施皮茨贝格），栖息地适宜性预计将会下降。
归纳研究结论与讨论部分，本研究的重要发现与意义在于：
该研究证实，在区域尺度上，将高分辨率的土地利用和地形数据整合到物种分布模型中，能够显著提升模型预测的现实性和精细度。对于大白环蛱蝶这类与特定栖息地类型紧密相关的昆虫而言，仅靠气候变量无法准确刻画其分布格局。研究发现，该物种在巴登-符腾堡州的当前分布受到气候因素的强烈限制，使其仅能存活于最温暖的区域。然而，气候变暖可能为这种喜暖的物种打开新的生存空间。
研究的核心结论是：大白环蛱蝶在德国西南部有可能从气候变化中受益，其适宜栖息地范围预计将显著扩大。 这一预测与其在德国红色名录中保护级别从“极危”下调至“易危”的评估变化相吻合。然而，这一积极前景附带着一个至关重要的前提：物种的成功扩张和种群稳定，高度依赖于其寄主植物（如直立雀麦 Bromus erectus）所在的适宜草地栖息地是否能够得以保留并得到良好管理。 未来新出现的适生区必须要有可供定殖的、管理得当的草地斑块，这些斑块也可能充当连接现有种群的“踏脚石”。
此外，研究揭示了影响该物种分布的具体机制。例如，秋季高辐射可能促进成虫在夏眠后的活动和产卵成功率；冬季降水可能通过促进寄主植物的生长而间接利于蝴蝶；而冬季温度并非越高越好，过高的温度可能导致幼虫在不合时季的活动中面临风险。这些细致的生态学洞察有助于制定更具针对性的保护策略。
总之，这项研究不仅为理解气候变化下濒危蝴蝶的命运提供了精细化的科学视角，也凸显了在物种保护规划中，必须同时考虑气候变化的大趋势和本地栖息地保护的具体行动。它提示我们，应对气候变化带来的生物多样性挑战，需要“双管齐下”：一方面关注物种分布区的宏观变迁，另一方面切实守护好那些决定物种能否在当地立足的微观生境。
