我国重要外来昆虫生态位模型预测优化的研究

The potential distributions of many alien insects were predicted in China based on ecological niche model approaches; whereas the evaluation of niche dynamics and niche conservatism during insect invasions received scant attention, which will directly affect the accuracy of our niche model predictions. Risk analysis and subsequent alert actions are effective way to prevent establishment and damage of alien species. Here, we propose four researches using important alien insects in agriculture and forestry system in China, i.e. climate niche conservatism and niche dynamics during the invasion of alien insects, improving ecological niche model transferability across space, uncertainty of ecological niche model predictions, and application of ecological niche model for invasive insects at regional and landscape scale. These four researches were close related and interlocked, aiming to optimize ecological niche models to improve the accuracy of model predictions. Optimizing ecological niche model predictions for important alien insects and unveiling niche dynamics during their invasion will not only lead to accurately predict the potential distribution of alien insects, which are valuable to risk analysis and field management, but also deepen our realization on niche evolution and protocols on ecological niche model calibration, having significant theoretical and practical values.

基于生态位模型，我国许多外来昆虫的适生性被预测，然而昆虫在入侵过程中的生态位保守性及生态位动态缺乏系统研究，这将直接影响所模拟结果的准确性。对外来物种进行风险分析并建立预警机制，是阻止外来生物入侵并发生危害的最经济有效的途径。本研究以我国农林重要外来昆虫为材料，开展外来昆虫在我国建群和扩张过程中的生态位保守性和生态位动态、增强生态位模型转移能力、生态位模型预测的不确定性，以及区域和景观尺度下模拟外来入侵昆虫的适生性等4个方面的研究。四个方面环环相扣，密切相关，目标剑指生态位模型优化和提高我国外来昆虫适生区预测的准确性。揭示外来昆虫在我国入侵过程中的生态位保守性和优化生态位模型对外来昆虫适生区的预测，不仅能准确和翔实地模拟其潜在分布，为风险分析和田间综合治理提供依据，同时能够提高对生态位进化及生态位模型构建等领域的认识，具有重要理论意义和实践价值。

入侵物种一旦建立种群就很难根除，国家自然科学基金《我国重要外来入侵昆虫生态位模型预测优化研究》旨在优化模型对我国新发生的重要外来入侵昆虫的生态空间和潜在分布进行分析，以期望对风险分析提供参考，同时对重要理论和方法问题（如入侵昆虫生态位保守性，生态位模型构建方案等）进行探讨。自立项以来，我们相继对沙漠飞蝗，草地贪夜蛾，中对长小蠹，黑肩绿盲蝽和中华淡翅盲蝽等入侵害虫在我国的潜在分布和生态空间进行了分析，相关研究结果发表在《Agriculture and Forest Entomology》，《生物安全学报》,《林业科学》和《植物保护学报》上，这些研究结果可为我国入侵害虫防空提供参考。在生态位模型构建方案方面，通过设计虚拟入侵物种，发现单一模型构建中物种分布点(采样力度、采样偏差)和环境变量(环境变量相关性、环境变量维度)对模型的预测结果影响较大；当前整合模型被广泛运用于降低模型预测的不确定性研究，加权平均值方法被广泛用于模型的整合算法，我们发现加权平均值不适合生态位模型的整合，推荐使用主成分分析来整合单一模型的预测，即通过主成分分析来集合单一模型的预测；我们阐述本土模型的优势并倡导本土模型用于入侵物种潜在分布分析，同时提出优化和提高本土模型预测和转移能力的方案；相关研究结果发表在《Ecological Modelling》和《生物多样性》。当前生态位模型被广泛运用于预测入侵物种的潜在分布，但这些预测结果极少运用于入侵害虫的分布范围调查，目前我们集中研发将生态位模型预测结果用于入侵物种潜在分布调查的方案，该方案通过保守阈值将预测结果二维化，转化后形成景观斑块，使用这些景观斑块的中心点运用于采集路线规划，通过计算景观斑块的承载能力指数对环境斑块和采集路线进行优化，确认最优采集路线；该方案已经形成R数据包https://github.com/gpzhu/enmRoute同时研发生成Shiny app，并在入侵害虫茶翅蝽和亚洲巨人大黄蜂中成功进行了运用和验证，相关文章投稿至Ecography已返回修稿。