气候变化将显著改变鲱鲤物种多维度生物多样性格局及其生态意义

《npj Biodiversity》：Climate change will greatly alter multifaceted biodiversity patterns in goatfish species

　　本研究针对气候变化下海洋生物多样性多维度评估不足的问题，通过构建53种鲱鲤物种分布模型(SDMs)，系统揭示了物种多样性(SD)、功能多样性(FD)和系统发育多样性(PD)的时空格局变化。结果表明当前生物多样性热点区域（如印太交汇区）将面临严重流失，且PD和FD的损失程度超过SD，提示未来保护策略需兼顾多维度生物多样性指标。该研究为制定气候变化适应性保护策略提供了科学依据，发表于《npj Biodiversity》。

　　

随着全球气候变化加剧，海洋生物多样性正面临前所未有的威胁。尽管生物多样性保护已成为国际共识，但传统研究多聚焦于物种数量层面，忽视了功能特性与进化历史等关键维度。这种单一视角可能掩盖生物多样性的真实流失情况，特别是对于具有重要生态功能的海洋指示物种。鲱鲤科鱼类作为典型珊瑚礁栖居者，其独特的觅食行为（如用触须搅动沉积物）对生态系统物质循环具有重要贡献，然而其多维度生物多样性格局对气候变化的响应机制尚不明确。

为填补这一研究空白，华南海洋研究所黄宏伟团队在《npj Biodiversity》发表了题为"Climate change will greatly alter multifaceted biodiversity patterns in goatfish species"的研究。团队整合34,577条地理参考记录和28个环境因子，采用广义加性模型(GAM)、广义线性模型(GLM)和最大熵模型(MaxEnt)三种算法构建物种分布模型，首次系统评估了53种鲱鲤在当前与未来气候情景下物种多样性(SD)、功能多样性(FD)和系统发育多样性(PD)的时空变化。

关键技术方法包括：1）基于OBIS和GBIF数据库的物种出现记录清洗与空间去偏差处理；2）利用Bio-ORACLE v3.0环境数据集筛选10个核心预测因子（水深、温度、pH值等）；3）通过集成建模预测SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下2040-210年的栖息地适宜性变化；4）基于7个功能性状（气候脆弱性、栖息地类型、成熟体长等）计算FD和PD指数。

模型性能与变量贡献

三种模型均显示优异预测能力（AUC>0.7，TSS>0.4，Boyce指数>0.4）。水深被一致认定为最关键环境因子（贡献度最高），其次为最高海水温度和岸线距离。值得注意的是，不同算法对次要因子的重要性排序存在差异，如GAM强调pH值变化的影响，而MaxEnt更关注温度梯度。这种差异反映了物种对环境因子响应的复杂性，提示需采用集成模型以提高预测稳健性。

当前多样性格局

当前SD、PD和FD热点高度重叠于印太交汇区、珊瑚三角带等区域，其中中央印太交汇区同时具备最高SD（物种丰富度）和PD（进化历史积累）。FD分布整体与SD、PD相似，但在部分区域出现偏离，表明某些地区物种虽少却承载独特功能性状。纬度梯度分析显示，从赤道向两极三类多样性指标均呈下降趋势，但PD在热带地区的峰值尤为显著。

未来分布与多样性变化

在SSP2-4.5情景下（2090-2100年），中低纬度热点区域（如红海、萨胡尔陆架）的SD将显著下降，而高纬度地区（如黄海、南澳大利亚）出现多样性增长，证实了鲱鲤向高纬度迁移的假设。更值得关注的是，PD和FD的损失幅度远超SD，例如南中国海区域虽保持较高物种数，但系统发育分支和功能性状多样性严重萎缩。这种不匹配现象警示气候变化可能优先侵蚀关键进化谱系和生态功能载体。

讨论与启示

研究证实水深是驱动鲱鲤分布的核心环境过滤器，这与该类群依赖浅海礁石栖息的行为生态学特征相符。温度因子的高贡献度则解释了历史观测中鲱鲤（如Mullus surmuletus）向北海迁移的案例。多算法结果差异揭示了物种特异性生态位响应，如聚类分析识别出广温性、礁石依赖型等生态类群，要求保护策略应更具针对性。

该研究的创新性在于首次将多维度生物多样性指标整合应用于海洋鱼类气候变化响应评估，揭示了传统物种计数无法检测的隐性生物多样性危机。PD的剧烈流失意味着进化独特性的不可逆丧失，而FD的重构可能引发生态系统功能退化。未来保护规划需优先关注中央印太交汇区等进化遗产富集区域，同时加强高纬度潜在避难所的监测网络建设。研究结果对实现联合国海洋可持续发展目标（SDG 14）具有实践指导意义，为动态调整海洋保护区网络提供了多维度科学依据。

局限性方面，模型未纳入海平面上升对水深因子的动态影响，且缺乏种间互作等生物因子考量。后续研究可结合个体迁移模型与生态系统过程，进一步提升预测精度。总之，这项研究为理解海洋生物多样性对气候变化的复杂响应建立了新范式，强调只有兼顾物种、功能和进化多维度，才能真正实现生物多样性的长效保护。