全球区域尺度非本土脊椎动物到达情况的数据驱动预测

root 提交于 周五, 07/10/2026 - 00:47
目的:在区域尺度上预测未来近期非本地陆生和淡水脊椎动物的到达情况。 地点:全球(世界范围内的地缘政治区域,包括国家及主要行政区划)。 方法:我们汇编了1,931种非本地脊椎动物的区域首次记录数据,并收集了其功能性和宏观生态学变量。对于每个区域,我们采用截至2015年的30年和20年回溯时间窗(1986–2015;1996–2015),识别近期到达的非本地物种。随后,我们针对各区域拟合随机森林模型,将近期到达的物种与尚未到达的物种进行分类,并使用以下预测因子:(i)标准化的物种性状(如生境、食性、体型和原生分布区属性);以及(ii)扩散历史,用于表征该物种自其在其他地区首次被记录以来所经历的时间。我们采用留一交叉验证评估预测性能,并比较完整模型与仅使用性状变量和仅使用扩散历史变量的模型。我们还评估了预测准确性、预测因子重要性与区域地理位置及贸易连通性之间的关系。最后,我们对尚未被记录的物种进行了区域特异性的到达概率预测。 结果:在不同区域和类群之间,预测准确性始终较高,超过一半目标区域的AUC值高于0.9。完整模型的表现显著优于仅使用任一类预测因子的模型,而仅使用扩散历史变量的模型通常优于仅使用性状变量的模型。扩散历史预测因子的相对重要性随着与目标区域地理距离的增加而下降,而在贸易连通性较高的区域中,可预测性较低。预测的未来近期高风险到达物种以鸟类和淡水鱼类为主,并表现出显著的区域结构特征。一小部分物种在多个区域中均位列高风险名单前列(例如,鸟类:Phasianus colchicus、Acridotheres tristis、Amandava amandava、Colinus virginianus、Corvus splendens和Lonchura malacca;鱼类:Coregonus peled和Oreochromis mossambicus;哺乳动物:Oryctolagus cuniculus),表明其具有相当大的尚未实现的扩散潜力。 主要结论:非本地脊椎动物在区域尺度上的未来近期到达可依据扩散历史和物种性状进行预测。这使得构建可扩展、可更新的区域监测清单成为可能,从而支持预防、早期发现和前瞻性监测。

目的:在区域尺度上预测外来陆生和淡水脊椎动物在近期未来的到达情况。

地点:全球(涵盖全世界的地缘政治区域,包括国家及主要行政区划)。

方法:我们汇编了区域首次记录数据,并为1,931种外来脊椎动物整理了功能性和宏生态学变量。对于每个区域,我们采用截至2015年的30年和20年回顾时间窗(1986–2015;1996–2015),识别近期到达的外来物种。随后,我们针对各区域拟合了随机森林模型,将近期到达的物种与尚未到达的物种进行分类,所用预测变量包括:(i)经统一处理的物种性状(如生境、食性、体型及原生分布区属性)以及(ii)扩散历史,用以表征其在其他地区首次记录以来经过的时间。我们采用留一法交叉验证评估预测性能,并比较完整模型与仅使用性状变量或仅使用扩散历史变量的模型。我们还评估了预测准确性、预测变量重要性与区域地理位置及贸易连通性之间的关系。最后,我们对尚未被记录的物种预测了其在各区域的特异性到达概率。

结果:在不同区域和类群中,预测准确性均持续保持较高水平,超过一半的研究区域AUC值高于0.9。完整模型的表现显著优于仅使用任一类预测变量的模型,而仅使用扩散历史变量的模型通常优于仅使用性状变量的模型。随着与目标区域地理距离的增加,扩散历史预测变量的相对重要性下降;而在贸易连通性较高的区域中,可预测性较低。预测显示,近期未来高风险到达物种主要由鸟类和淡水鱼类构成,并呈现出明显的区域结构性。一小部分物种在许多区域中均位居高风险之列(例如鸟类:Phasianus colchicus、Acridotheres tristis、Amandava amandava、Colinus virginianus、Corvus splendens 和 Lonchura malacca;鱼类:Coregonus peled 和 Oreochromis mossambicus;哺乳动物:Oryctolagus cuniculus),表明其尚未实现的扩散潜力相当显著。

主要结论:外来脊椎动物在区域尺度上的近期未来到达情况可由扩散历史和物种性状加以预测。这使得构建可扩展、可更新的区域预警物种清单成为可能,从而支持预防、早期检测和前瞻性监测。


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.08.737252v1?rss=1

🏷️ 非本土脊椎动物 入侵生物预测 随机森林 扩散历史 区域尺度 贸易连通性