气候变化预计会减少东亚地区豚草的生物防治效果

外来入侵植物对入侵地的生态系统与社会经济可造成严重的威胁。如何控制入侵植物对自然资源的危害,向人类提出了极大的挑战。利用原产地的专食性天敌来控制入侵植物已被广泛证明是一种经济、可持续的生物防治手段。在全球气候变暖的背景下,生物防治研究的关键问题是全面了解物种的潜在分布区和传播范围,进而优化入侵植物的生物防治方案。本研究利用生物地理模型,通过预测两种生物防治昆虫和它们的组合在东亚地区的适宜分布区,预测豚草(Ambrosia artemisiifolia)的生物防治区域。豚草原产北美,目前已经入侵全球多个国家和地区。20世纪末,豚草条纹叶甲(Ophraella communa)和豚草卷蛾(Epiblema strenuana)作为豚草的生物防治昆虫从原产地引入到东亚地区。本研究旨在探讨如下问题:(1)在豚草的适宜生长分布区内,有多少区域也同样适宜其两种天敌的生存?(2)在目前和未来的气候背景下,有多少区域适宜豚草生长但是不适宜它的两种天敌生长?(3)在这些适宜豚草生长却不适宜两种昆虫天敌生长的区域内,需要选择哪些特定的生物型进行投放?为此,我们基于入侵植物和两种生物防治昆虫的全球分布记录及其分布点的重要生物气候因子,同时模拟了入侵植物及其两种生物防治天敌在东亚地区的分布范围。排序技术被用来探索气候因子对每个物种的限制作用,同时也用来检验豚草在北美和东亚地区的生态位重叠和相似性。结果表明,在当前和未来的气候背景下,相较于豚草卷蛾,豚草条纹叶甲与豚草的地理分布范围更加吻合(当前气候:40.3%vs.21.6%,未来气候:29.8%vs.20.3%)。气候变化可能会导致两种生物防治天敌(尤其是豚草条纹叶甲)的地理分布与豚草的地理分布的重叠区域减少(42.9%vs.29.9%)。本研究同时提出了温度和降水等气候因子可用于为特殊区域(生物防治天敌未覆盖的豚草分布区)筛选生物防治天敌的相应株系。