《Nature Communications》:Estimating global bee species richness and taxonomic gaps
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为了解决全球蜜蜂多样性“家底”不清的难题,研究人员通过统计分析全球蜜蜂分布、分类和文献数据,首次对全球、大洲和国家层面的蜜蜂物种丰富度下限进行了定量估算。研究发现,全球预计有24,705–26,164种蜜蜂,比现有已知物种数增加了18–25%,其中亚洲、非洲和美洲的未描述物种潜力最大。这些结果为生物多样性评估和保护优先级的设定提供了关键的科学依据和行动路线图。
尽管蜜蜂作为关键传粉者对维持健康的生态系统至关重要,但一直以来,人类对其全球多样性究竟有多丰富知之甚少。以往的研究给出的物种数量多为粗略估计,缺乏统计学的严谨性,这使得我们难以制定有效的保护策略,也难以评估生态系统面对环境变化的恢复能力。特别是在全球面临生物多样性快速丧失的背景下,对蜜蜂这样的关键类群进行精准评估变得尤为重要和迫切。这一领域长期存在一个“巨大的科学失败”,即我们无法对物种数量进行可靠的量化。为此,一项题为《估算全球蜜蜂物种丰富度与分类学差距》的研究应运而生,并在《自然·通讯》(Nature Communications)上发表。
为了量化全球、大洲和国家层面的蜜蜂物种多样性,研究人员整合了多种类型的数据,并运用了统计学的物种丰富度估计方法。研究者主要利用了一个经过清洗的全球蜜蜂分布数据集(830万条记录),并开发了名为BeeBDC(版本≥1.3.1)的R软件包来处理数据和分析物种丰富度。他们通过文献检索补充了没有分布记录的物种数据,并使用iChao1和Hill数等非参数方法来估算物种丰富度的下限。
全球、大陆和国家蜜蜂多样性
研究人员对全球186个国家的蜜蜂物种数量进行了统计分析。结果显示,全球蜜蜂物种丰富度的下限估计在24,705至26,164种之间(基于95%置信区间),这比目前公认的约20,934个有效物种增加了18-25%,意味着仍有3,771至5,230个物种有待发现。研究指出,如果按当前每年描述约117个新有效物种的速度,要填补这个分类学空白可能需要32到45年。从大陆层面看,亚洲(包括中东地区)的分类学缺口最大,预计有2,525个未描述物种(增长40%),其次是非洲(+34%)、南美洲(+29%)、欧洲(+27%)、大洋洲(+23%)和北美洲(+18%)。在国家层面,土耳其(+46%)、中国(+47%)和以色列(+52%)等国具有特别高的预测分类学缺口。这些结果为未来物种发现和分类学研究工作提供了明确的“路线图”。
物种积累与发现速率
自1960年以来,每年新描述且至今仍被认为有效的蜜蜂物种数量维持在约117种,这一相对恒定的速率表明,新物种的描述速度受到分类学研究“瓶颈”(如分类学家数量、研究资金等)的限制,而非新物种的“库存”已耗尽。相比之下,新名称(包括后来成为异名的物种名)的同物异名化速度自2000年以来有所放缓,这表明蜜蜂分类学的整体可靠性在提高。研究还发现,新物种首次被数字化记录的出现速度落后于新物种的描述速度,揭示了标本数字化工作和数据公开共享的不足。
多样性差距相关因素
研究构建了线性混合效应模型,以探究影响不同国家分类学差距(即预测新物种的数量和百分比)的因素。结果表明,人均国内生产总值(GDPc)、已观测到的物种丰富度、清洁分布记录的数量以及基于分布记录发现的物种比例,是预测分类学差距的关键变量。具体而言,更高的GDPc与更少的未描述物种数量和比例呈负相关,这可能是因为富裕国家在科学研究和分类学能力上投入更多。更高的观测物种丰富度意味着该地区本身具有更高的多样性,因此预计有更多物种未被描述。而更多清洁的分布记录和更高比例的基于分布记录的物种,通常与更完整的采样和更深入的分类学研究相关,因此也与更低的分类学差距呈负相关。值得注意的是,岛国单位面积上的物种丰富度显著高于大陆国家,突显了岛屿在进化和保护中的重要性。
更广泛的适用性
这项研究不仅为蜜蜂多样性评估提供了框架,更重要的是,它开发的统计方法(集成在BeeBDC R包中)可以被应用于其他任何拥有足够数据的类群和地区。随着全球生物多样性信息设施等平台的数据不断增长,该框架有望成为量化大尺度物种丰富度的通用工具,帮助解决物种数量这一“巨大的科学失败”。
总而言之,该研究首次提供了全球蜜蜂物种丰富度的统计学估算下限,揭示了未来物种发现的主要热点区域集中在亚洲、非洲和美洲。研究开发的方法学框架是推动物种丰富度估算从“猜测”走向“量化”的关键一步,为全球生物多样性保护和分类学研究的资源分配提供了坚实的科学依据和可操作的工具。研究团队强调,分子技术(如DNA条形码)与形态学数据结合的整合系统学方法,对于准确识别和描述隐蔽物种、构建可靠的物种概念至关重要。同时,应优先支持分类学研究能力较低的国家和地区,并通过国际合作和能力建设来应对全球物种多样性知识的不足。