南非螳螂目研究优先区域

尽管螳螂目（Mantodea）类群具有重要的文化价值与生态价值，但目前对于其在南非的生物地理学认识仍十分有限。研究人员近期将180年间采集的南非螳螂目资料汇编为数据库（157种、64属、14科），旨在识别对未来螳螂目调查与研究具有重要意义的热点区域。研究采用ArcMap空间分析工具箱（Spatial Analyst toolbox）中的热点分析器（Hot Spot Analyst，Getis-Ord Gi*）开展生物地理分析，以确定热点区域。分析同时纳入螳螂目的分布信息以及科、属、种层面的稀有性（基于记录频率），以排除那些因常见、易采集和易观察物种的大量出现记录而产生偏倚的区域。结果表明，基于物种识别的“热点区域”与基于属识别的热点区域存在差异。然而，稀有螳螂科与稀有螳螂种所对应的主要热点区域保持一致。本研究所观察到的格局揭示了稀有螳螂目记录的集中中心，应作为未来研究的起点。目前在世界自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）红色名录中，仅认可38种螳螂，其中仅1种分布于南非，因此本研究结果对于推动该区域螳螂目研究具有关键贡献。

研究结果表明，南非存在4个主要热点区域，且各自位于不同的生物群系（biome）中。这些热点代表了潜在代表性不足或低频观察分类单元记录集中的区域。上述发现有助于补充并细化当前对南非螳螂多样性的认识，并建立关键的生物地理学见解，从而推动这一长期研究不足的昆虫类群在该高度多样化地区的研究进展。

本文发表于《Journal of Insect Conservation》，聚焦南非螳螂目（Mantodea）分布资料长期零散、分类与生物地理认知薄弱的问题。南非拥有9个公认生物群系，节肢动物多样性极高，但螳螂目作为研究明显不足的昆虫类群，其区域分布格局、稀有类群集中区及潜在重点调查区域长期缺乏系统评估。现有资料显示，南非约有156—157种螳螂，部分种可能为南部非洲特有种，但许多物种在馆藏中仅有极少标本，甚至仅见单次记录，严重制约了该类群的生态学、区系地理学和保护研究。与此同时，全球被纳入世界自然保护联盟（IUCN）红色名录的螳螂仅38种，其中仅1种分布于南非，更凸显了该类群基础数据缺乏的问题。因此，识别那些集中出现“低频记录类群”的空间区域，既可为今后野外调查提供优先顺序，也可推动南非螳螂区系研究从零散记录迈向空间化、系统化。

为解决上述问题，研究人员整合了约180年间南非螳螂目分布记录，建立了覆盖14科、多个属种层级的综合数据库，并在科、属、种三个分类层次上开展空间热点分析。研究并非简单依据记录数量寻找“多样性中心”，而是将“稀有性排序”引入分析框架，以记录频率衡量类群在数据库中的低频程度，借此降低常见类群大量记录对结果的掩盖效应。研究结果显示，不同分类层级得到的热点范围并不完全相同，说明南非螳螂目空间格局具有明显的分类尺度依赖性；但若聚焦稀有科和稀有种，若干核心热点区域在不同分析中较为一致。总体上，研究识别出的优先区域主要位于南非东北部稀树草原（Savanna）地区、西海岸及西部干旱地区，以及印度洋海岸带北段。这些区域代表了潜在代表性不足、观察频率较低或采样不足类群的集中分布地，是未来调查、分类修订与生态研究的关键起点。研究的重要意义在于：其一，提出了面向螳螂目调查资源配置的空间优先框架；其二，细化了南非螳螂目多样性与生物地理格局认知；其三，为后续物种保护评估、分布扩张监测及栖息地威胁识别建立了基础。

在方法上，研究人员系统汇集了南非多家博物馆馆藏、国际博物馆相关藏品、私人收藏，以及iNaturalist、GBIF和BOLD等平台中经核验的分布记录；仅纳入“Research grade”公民科学记录，并剔除卵鞘、难以准确鉴定的若虫及低质量照片。所有记录经地理参照后，利用ArcMap 10.6.1中的Kernel density（核密度）与Getis-Ord Gi*热点分析，在20 km和50 km半径下分别对科、属、种层级开展空间分析；以Jenks Natural Breaks算法构建稀有性排序，并将其作为分析权重，从而突出低频记录类群的聚集区域。样本来源覆盖南非主要昆虫收藏机构，并补充国外馆藏与公民科学数据库。

研究结果首先描述了南非螳螂目的总体空间分布格局。研究人员汇总5244条自1845年至2024年的记录，显示螳螂目分布覆盖南非全部生物群系，但不同群系间记录数量差异显著。稀树草原生物群系拥有最多记录，占全部记录的50%，且记录到135种，占已知南非螳螂物种的86%；沙漠群系则仅有1条记录。共有40个分类单元仅见于单一生物群系，没有任何物种分布遍及9个群系。该结果说明南非螳螂目在空间上具有明显的群系分化特征，同时也反映出若干生境中的资料仍严重不足。

在“Descriptive spatial distribution patterns of Mantodea in South Africa”部分，研究人员进一步指出，属层面记录数差异很大，从仅1条记录到661条记录不等；12个属少于10条记录。115个具分布记录的物种中，35%的物种仅有1—5条记录，说明大量物种在数据库中属于低频类群。Harpagomantis tricolor为记录最多的物种。这些结果表明，南非螳螂目已知区系中存在大量稀少记录物种，为后续基于稀有性排序的热点识别提供了依据。

在“Hotspot (Getis-ord Gi*) analyses using the rarity ranking of Mantodea families, genera and species”部分，研究人员比较了不使用稀有性排序与纳入稀有性排序两种分析方式。未加入稀有性排序时，仅识别出4个热点，且均与记录数量最多的区域重合，说明此类结果主要反映采集密度或观察密度，而非低频类群的重要分布地。纳入稀有性排序后，热点识别结果发生明显变化。科层级分析在20 km半径下识别出26个99%置信水平热点，主要大型热点位于西部干旱区的Springbok、Vredendal、Knersvlakte Reserve附近及Kimberley以南。属层级分析仍显示上述4个核心区域，但热点范围缩小。种层级分析则主要识别出3个大型热点，分别位于Musina以南、Richardsbay以北及Vredendal以西。随着分类层级从科提升至种，热点数量由26个降至13个，显示更细粒度分类信息会压缩热点范围并提高空间指向性。同时，南非东北部热点在种层级上范围与显著性均增强，最终形成从Musina向南延伸至Thabazimbi和Mbombela的大型显著热点区，提示该区域集中了较多低频记录物种。

同一部分结果还显示冷点（coldspot）格局同样具有分类层级差异。科层级共识别出9个99%置信水平冷点，其中4个位于大型博物馆所在地附近，提示这些区域聚集的是Miomantidae、Eremiaphilidae和Mantidae等高频记录类群。属和种层级分析进一步改变了部分区域性质，例如南部部分区域由科层级热点转变为属、种层级冷点，说明某些地区虽然稀有科存在，但其具体记录多由常见属种构成。综合而言，研究人员据此提出，南非螳螂目未来优先调查区总体包括西海岸至西部干旱带、Richards Bay东海岸地区，以及东北部Savanna地区。

在“Endemicity-based hotspot analyses”部分，研究人员针对可能为南部非洲特有的物种单独分析。结果表明，这些可能特有种虽广泛散布于全国，但多数记录集中在东北部。20 km半径下共识别出24个显著热点与5个显著冷点，其总体格局与属层级和种层级结果相近，即东北部为热点、最南部为冷点。此外，Mahikeng、Beaufort West和Makhanda出现了额外热点，提示这些地区可能对地方性螳螂的保存与研究具有特殊意义。与家族和属级结果相比，Springbok在特有种分析中并未形成显著热点，说明“稀有记录集中”与“潜在特有性集中”并不完全重叠。

讨论部分重点强调，本研究中的“稀有性排序”并不等同于IUCN意义上的生物学稀有性，而仅表示观察记录与馆藏记录频率较低。因此，低频记录可能源自隐蔽性、观察偏倚、采样强度差异及分类困难，而不能直接推断为受威胁状态。研究人员指出，未出现热点的区域并不意味着多样性较低或缺乏稀有类群，更可能是采样不足所致。稀树草原和草原群系记录最丰富，一方面与其面积较大有关，另一方面可能与植被结构适宜螳螂生存相关。研究还通过Calamothespis sp.等实例说明，某些形态隐蔽物种即使存在，也可能因拟态性强而长期被低估。作者同时强调，许多标本尚停留在属级甚至未定种状态，限制了生态格局解释的精度。公民科学数据和博物馆数据虽均存在人类活动偏倚，但前者有助于快速扩展新分布点，后者则保存了不可替代的历史信息；两者结合可显著提升螳螂目生物地理研究的广度与深度。

研究结论部分可译为：本研究识别了优先区域及相对次要区域，可为螳螂目研究优先级制定和未来资源投入提供指导。这些认识有助于应对在南非广阔地理范围内开展螳螂多样性调查与研究这一艰巨挑战。结果表明，螳螂调查的主要优先区域基本位于以下地区：南非东北部部分稀树草原（Savannah）生物群系、Nama-Karoo北部地区（Springbok）、Succulent Karoo南部地区（Carnarvon），以及印度洋海岸带（Indian Ocean Coastal Belt）北部地区（Richardsbay）。本研究提供的信息可用于验证既有地点中那些既往鲜少被观察到的螳螂物种是否仍然存在，并指导其生态学、潜在分布扩张以及栖息地潜在威胁识别等研究。这些认识将促进未来螳螂目调查的战略性优先排序，推动急需的数据积累，并确保代表性不足地区得到优先关注，同时也将有助于建立南非螳螂区系的综合基线名录。