《Global Change Biology》：Climate Change Can Generate Enemy-Free Space for Crop-Feeding Herbivores
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本研究综述指出，气候变化（CC）驱动的害虫分布范围扩张，将导致其与天敌（如寄生蜂、捕食者）之间出现空间错配，使多数害虫（57%–100%）经历“天敌释放”（enemy release），生物防治（biological control）服务被削弱。这种变化尤其威胁赤道带粮食短缺地区的作物产量，凸显了在环境变化下维护农田生物多样性生态保障功能、寻求综合及环境友好型解决方案的紧迫性。
引言
全球减少饥饿的进程已经发生逆转。目前，近7.5亿人营养不足，23亿人面临粮食不安全。在离开农场之前，约40%的粮食因作物害虫、杂草和疾病而损失，而气候变化预计将加剧这些损失。植物、动物和微生物多样性构成了更可持续的害虫管理基础，支持着生物防治这一关键的生态系统服务。然而，气候变化可能削弱这种自然形式的种群调节，从而威胁到不同农业系统的长期粮食安全。大多数预测专注于单一物种，而未能充分考虑到气候变化导致的物种分布不对称性，以及害虫与其天敌之间可能出现的空间和/或物候不匹配。这些不匹配会削弱营养级相互作用（如捕食或寄生），并破坏生物防治的效果。本研究采用生态位模型，评估气候变化是否以及在多大程度上驱动目标害虫与其相关天敌之间的空间不匹配，从而可能削弱农田生物防治。
材料与方法
目标害虫与天敌
研究确定了14种对全球粮食安全至关重要的作物害虫，并将其分为两组。第一组包括7种通过经典生物防治成功控制（即从害虫原产地科学引入一种或多种天敌）的物种。例如，寄生蜂 Anagyrus lopezi在超过95%的调查地点对木薯粉蚧 Phenacoccus manihoti提供了充分的生物防治。第二组包括其余7种主要依赖当地丰富的天敌复合体进行部分抑制的物种。例如，草地贪夜蛾 Spodoptera frugiperda的种群主要受自然发生的捕食者制约。通过文献和开放数据库（如GloBI）为每种害虫编制了相关的天敌物种列表。
数据处理与分析
收集了所有14种害虫及其相关天敌的分布记录，并使用最大熵模型（MaxEnt）模拟了每种害虫和天敌在当前气候下的潜在分布。对于害虫，还基于MIROC6气候模型，在两种未来气候情景（中等排放情景SSP2-4.5和高排放情景SSP5-8.5）下，对2061–2080年期间的分布进行了预测。研究假设天敌的栖息地适宜性不受气候变化影响，因此未对其未来分布进行建模。通过将预测的物种分布转换为二值化的存在-缺失图，计算了在当前和未来气候情景下，害虫分布区内共存的天敌物种（寄生蜂、捕食者、蚂蚁）丰富度，以此作为生物防治服务强度的代理指标，并评估了其变化。
结果
害虫分布
在中等排放情景下，10种害虫预计分布范围会扩大，4种会收缩。在高排放情景下，趋势相似。例如，棉蚜 Aphis gossypii的分布预计在两种情景下分别扩大19.3%和17.5%，而烟粉虱 Bemisia tabaci的分布预计收缩约13.5%。
寄生蜂压力
在两种气候情景下，14种害虫中有8种在其分布区内的平均寄生蜂压力显著下降。木薯粉蚧 P. manihoti的寄生蜂压力下降最为显著，在当前情景下平均每个网格单元有0.78种寄生蜂，在中等排放情景下降至0.57种（效应量Cohen's d= -0.46）。番木瓜粉蚧 Paracoccus marginatus也经历了中等程度的下降。麦长管蚜 Sitobion avenae的寄生蜂压力从当前的6.44种降至未来的5.93种左右。唯一一种预计寄生蜂压力增加（增加7%）的害虫是草地贪夜蛾 S. frugiperda。热带害虫（如 P. manihoti和 P. marginatus）的寄生蜂压力预计在赤道带附近下降最为明显，而向极地扩张的害虫可能在温带地区经历稳定或略有提升的寄生蜂压力。
捕食者与蚂蚁压力
拥有捕食者数据的三种害虫（A. gossypii、S. avenae和褐飞虱 Nilaparvata lugens）在未来气候情景下均经历了显著的捕食者压力下降。例如，A. gossypii的捕食者物种数从当前的9.3种降至未来的8.7种左右（效应量 d= -0.11）。
蚂蚁压力的变化则更为复杂。在中等排放情景下，14种害虫中有6种经历蚂蚁压力显著增加，6种经历下降。在高排放情景下，分别为5种和7种。例如，P. marginatus和 P. manihoti预计蚂蚁压力会增加，而 B. tabaci的蚂蚁压力则预计出现最显著的下降（从65.6种降至53.3种，效应量 d= -0.16）。总体而言，向赤道扩张的害虫通常面临更强的蚂蚁压力，而在极地或干旱地区扩张的害虫则可能经历蚂蚁压力下降。
讨论
本研究定量评估了有益节肢动物在未来气候下继续参与自然害虫调控的程度。生态位模拟表明，在未来气候情景下，57%–100%的害虫所受到的寄生蜂和捕食者介导的生物防治可能会被削弱。相反，蚂蚁与害虫之间关联的变化则更为多变，既有正面也有负面影响。这可能意味着半翅目害虫可能因蚂蚁的“照料”而受益，而鳞翅目害虫则可能因捕食压力增加而处于不利地位。研究未发现主要受本地天敌抑制的害虫与主要受引入天敌抑制的害虫在生物防治稳定性上存在差异。
这种“天敌释放”效应可能与农业集约化、农药广泛使用导致的“营养级联简化”叠加，进一步增加对农药的依赖和害虫爆发的风险。尽管物种丰富度常被强调，但天敌的身份和丰度同样关键地影响着生物防治的结果。本研究存在一些局限性，例如将天敌丰富度作为代理指标，未充分考虑物种特异性反应、物候变化、生态网络复杂性以及蚂蚁对半翅目害虫可能产生的互利作用。此外，模型假设当前天敌库在气候变化下保持静态，这可能低估了实际风险。研究也未能涵盖鸟类、昆虫病原微生物等天敌的贡献。
为确保本地天敌在气候变化下继续提供有效的生物防治，必须在农场内外保护和调控生物多样性。可以通过作物多样化、种植诱集植物、构建异质化景观、减小田块面积等措施来实现。这些措施应与逐步减少农药使用相结合，并且不一定需要在产量或利润上做出妥协。向农民展示和传达这些成果对于更广泛的采纳至关重要。
结论
这项开创性的模拟研究揭示了在气候变暖条件下，天敌与作物害虫之间有益的关联可能会被削弱。即使在中等气候变化情景下，57%–100%的作物害虫可能会失去相关的天敌，同时大约一半的害虫可能因蚂蚁丰富度的变化而受益。预测表明，几种重要的作物害虫，特别是在赤道地区的主粮作物（如玉米、木薯、豆类和水稻）中，很可能经历气候变化诱导的“天敌释放”。这可能会加剧作物损失，危及全球南方地区的粮食安全和人类福祉。除了加强全球减缓气候变化的努力外，明确而迫切地需要在农田内保护功能性生物多样性。这可以通过农场内外的多样化、减少田间干扰以及坚决转向非化学杀虫剂来实现。为保障未来的收成，必须采用跨学科和综合性的战略，以加强支撑可持续农业的核心生态功能。
