摘要
以前的几项研究调查了昆虫生物多样性的变化，一些研究强调了下降，另一些研究显示了物种组成的变化，但没有净下降1，2，3.，4，5．尽管研究表明，生物多样性的变化主要是由土地利用变化驱动的，而且越来越多地受到气候变化的驱动6，7在美国，这些驱动因素与全球范围内昆虫生物多样性之间相互作用的可能性尚不清楚。在这里，我们展示了历史气候变暖指数和农业土地集约利用之间的相互作用，与历史气候变暖率较低、受干扰较少的栖息地的昆虫组合相比，昆虫组合的物种丰度减少了近50%，物种数量减少了27%。这些模式在热带地区尤其明显，而生物多样性对气候变化的一些积极响应发生在非热带地区的自然栖息地。附近自然栖息地的高可用性通常可以缓解与农业土地利用和气候变暖相关的昆虫数量和丰富度的减少，但仅限于低强度农业系统。在自然栖息地覆盖率较高(覆盖率75%)的系统中，自然栖息地的丰度和丰富度分别减少了7%和5%，而自然栖息地较少(覆盖率25%)的系统则减少了63%和61%。我们的研究结果表明，昆虫生物多样性可能受益于减缓气候变化、保护景观中的自然栖息地和降低农业强度。
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数据可用性
本研究中使用的预测数据库的2016年版本可从自然历史博物馆的数据门户网站下载https://data.nhm.ac.uk/dataset/the-2016-release-of-the-predicts-database．用于计算温度异常的CRU TS数据可从CRU数据网站下载，网址为https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/hrg/．数据来自ref。34，包括合并为自然生境层的主要和次要植被层，可从英联邦科学和工业研究组织的数据访问门户网站下载https://doi.org/10.4225/08/56DCD9249B224．
代码的可用性
运行这里提供的分析所需的代码可以从GitHub存储库中获得https://github.com/timnewbold/LanduseClimateInsects。
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确认
这项工作得到了英国自然环境研究委员会的资助(NE/R010811/1和NE/V006533/1)和皇家学会大学研究奖学金的支持
作者信息
作者及隶属关系
贡献
T.N.和P.M.构想了这项研究。所有作者处理和分析数据，并编写和编辑手稿。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
同行评审
同行评审信息
自然感谢Ian Harris, Robert Wilson和其他匿名审稿人对本工作的同行评审所作的贡献。同行评审报告是可用的。
额外的信息
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1绝对温度和标准化温度的全球平均变化
a. 1901-1930年基线与2005年(昆虫数据的样本中位数年)之间的绝对温度变化。这是根据地面每0.5 × 0.5°网格单元在1901-1930年基线和2004-2006年期间昆虫活跃月份的月平均温度之间的差异计算得出的，这些网格单元可获得估算值。b.标准化温度异常的计算方法为基线与2005年之间的绝对温度变化，除以昆虫活跃月份基线温度的标准偏差(见方法更多细节)。对于绝对温度变化和标准化温度变化，我们只考虑假定昆虫活跃的月份(即月平均温度≥10°C)。每张地图右侧的密度图显示了给定纬度的平均温度变化。极端纬度和高海拔地区是空白的，因为它们没有达到假定的昆虫活动温度阈值的月份。
昆虫总丰度(a)和物种丰富度(b)对土地利用与最高温度异常相互作用的响应
(似然比检验:丰度:\({\气}_ {3,11}^ {2}= 29 \)，p< 0.001;物种丰富度:\({\气}_ {3,11}^ {2}= 21 \)，p< 0.001)。数值表示与没有历史气候变暖的原始植被相比的百分比差异(最高温度异常值为0)。最高温度异常值是1901-1930年基线与生物多样性采样前五年之间每年最热三个月的最高温度平均值之差，除以基准月最高温度(每个基准年最热三个月)的标准差。直线对应预测值的中位数，阴影区域代表95%置信区间。结果为每种土地利用的中心95%的模型异常值绘制。分析的站点数量(丰度模型、丰富度模型)为:原生植被(Primary) n = 1458, 1563;次生植被(Secondary) n = 1338, 1471;低强度农业(Agriculture_Low) n = 1,479,1,499;高强度农业(Agriculture_High) n = 1717,1775。
图3剔除有影响的研究后，昆虫总丰度(a)和物种丰富度(b)对土地利用和标准化温度异常相互作用的响应
数值表示与历史上没有气候变暖的原始植被相比的百分比差异(标准化温度异常为0)。标准化温度异常的计算细节见图的图例。2．直线对应预测值的中位数，阴影区域代表95%置信区间。结果为每种土地利用的中心95%的模型异常值绘制。被移除的遗址数量:大量，361个;丰富，650个网站。
图4剔除有影响的研究后，昆虫总丰度(a)和物种丰富度(b)对土地利用和标准化最高温度异常相互作用的响应
数值表示与历史上没有气候变暖的原始植被(最高温度异常值为0)相比的百分比差异。最高温度异常值的计算详情见扩展数据图图例。2．直线对应预测值的中位数，阴影区域代表95%置信区间。结果为每种土地利用的中心95%的模型异常值绘制。移除的站点数量:丰度，409个站点;丰富性，698个网站。
图5非热带(a & c)和热带(b & d)领域昆虫总丰度(a & b)和物种丰富度(c & d)对土地利用与标准化最高温度异常相互作用的响应
(似然比检验:丰度:非热带\({\气}_ {3,11}^ {2}= 8 \)，p= 0.05，热带\({\气}_ {3,11}^ {2}= 24 \)，p< 0.001;丰富：non-tropical\({\气}_ {3,11}^ {2}= 68 \)，p< 0.001，热带\({\气}_ {3,11}^ {2}= 8.5 \)，p< 0.05)。数值表示与历史上没有气候变暖的原始植被(最高温度异常值为0)相比的百分比差异。最高温度异常值的计算详情见扩展数据图图例。2．直线对应预测值的中位数，阴影区域代表95%置信区间。结果为每种土地利用的中心95%的模型异常值绘制。
图6昆虫物种丰富度对标准化最高温度异常、土地利用强度和附近自然栖息地数量相互作用的响应
(似然比检验:丰富度:\({\气}_{3、13}^ {2}= 77.3 \)，p< 0.001)。(一)低强度农业和(二)高强度农业。对于5公里缓冲区内自然生境覆盖范围不同的地点，线条对应预测值中位数，阴影区域代表95%置信区间。数值表示与没有历史气候变暖的原始植被(标准化最高温度异常为0)和100%附近自然栖息地相比的百分比差异。最大温度异常的计算方法详见扩展数据图图例。2．相互作用对总丰度(p> 0.05)，因此这里没有给出。
扩展数据图7 RCP 8.5下2018年和2070年标准化温度异常图。
对全球陆地面积每0.5 × 0.5°网格单元确定标准化温度异常。根据2016-2018年的月平均气温数据，以及RCP 8.5下预测的2069-2071年的最坏情况，如果当前的减排目标未能成功(见方法)．与历史基线相比，负值表示温度下降，而正值表示温度升高。数值1表示变暖相当于1901-1930年基线期间(昆虫活跃月份，即月平均气温≥10℃)月变化的1个标准差。
权利和权限
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Outhwaite, C.L, McCann, P. & Newbold, T.农业和气候变化正在重塑全球昆虫的生物多样性。自然605， 97-102(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-04644-x
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