蜥蜴与气候变化的研究热点演变分析——基于Web of Science数据库

张小丽, 陈泽柠*, 武正军*

(1.珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室(广西师范大学)， 广西 桂林 541006；2.广西珍稀濒危动物生态学重点实验室(广西师范大学)， 广西 桂林 541006)

全世界爬行动物物种数约为11 570种，其中蜥蜴亚目有4 450种，占爬行动物物种数的38%以上[1-2]。在中国受威胁的爬行动物中，蜥蜴亚目达到38种[3]。近年来，全球气候变化加剧并已成为生物多样性的主要威胁之一[4]。例如，在墨西哥200种蜥蜴种群中，12%物种由于环境温度升高而灭绝[5]，而佛罗里达灌丛蜥Sceloporuswoodi在气候变暖情况下，因缺乏更精确的体温调节，导致怀孕雌体体温降低，使繁殖成功率降低，种群数量减少[6]。20世纪80年代，日内瓦第一次世界气候大会上首次提出了气候变暖[7]，而蜥蜴与气候变化领域研究的兴起是21世纪初期[8-9]，之后发展迅猛，近5年来，随着大量研究成果的涌现，蜥蜴与气候变化研究已形成一个不断演变的知识领域。

文献统计量是基于数理统计的定量分析方法，以科学文献的外部特征为研究对象(例如作者、关键词、国家等)，研究科学文献的分布结构、数量关系、变化规律和定量管理，进而探讨某一领域的前沿发展、特征和规律[10-11]。该方法因其客观性、定量化的特点受到国内外学者青睐[12-13]，广泛应用于各学科领域热点研究中。例如：崔峰等[14]以CNKI和Web of Science数据库为数据源，从多个角度分析中国农业文化遗产研究的现状、热点和前沿；巩杰等[15]基于SCI-E和CNKI数据库，运用文献计量和文本分析法对比了中美两国生态系统服务研究现状和热点；陈春等[16]利用Thomson Data Analysis软件重点分析了Zoology Record数据库中收录的哺乳动物对气候变化响应领域的期刊论文。

蜥蜴与气候变化之间的关系已有大量研究，本文运用文献统计量方法，分析国际上蜥蜴与气候变化研究领域的发展现状，从发文量、主要研究力量、合作机构及期刊等层面介绍该研究领域的相关信息，同时探讨该研究领域的研究热点及前沿，掌握蜥蜴应对气候变化研究的最新发展动态，为后续研究提供文献参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本文选取Web of Science数据库为数据源。该数据库是美国科学情报研究所(American Science Information Institute，ISI)的产品，收录了9 000多种世界权威、高影响力的学术期刊[17]。Web of Science具有广泛性、权威性等特点[18]，其独特的引文索引法揭示了科技文献之间的内在逻辑与联系，体现了科学和技术的发展过程，发表后的学术论文被其收录及论文被引用的数量，成为世界上许多学术机构评价研究成果学术水平的重要标准[17]。

以数据库中Web of ScienceTM核心合集为数据源检索文献：lizard为第一主题词，climate change or global climate change or global warming or carbon dioxide or greenhouse gas or IPCC为第二主题词，文献类型为Article，搜索年份为1985—2020年，并在搜索结果中筛选出与生态、生物、环境相关的文献，最后得出750条符合条件的结果。

1.2 分析方法

CiteSpace(5.7.R5W)是一种用于分析和可视化共现网络的JAVA应用程序[19]。该程序主要利用文献作者、标题、关键词、摘要、引文等信息对某一领域的研究进展进行可视化分析。本文按照不同年份统计筛选1.1节的检索结果，并在Excel中进行数据整理计算。为了分析1985—2020年蜥蜴与气候变化研究领域的发展态势，运用CiteSpace挖掘文献信息，分析时间设置为1985—2020年，Node Type模块中选择需要分析的项目(例如关键词、国家、机构、作者等)，勾选Pruning模块的Pathfinder、Pruning sliced networks、Pruning the merged network以对共现网络进行剪切，其余参数选择默认设置。在共现网络结果中，每个节点表示一个关键词、一位作者或者一个国家等，节点大小表示该节点出现频次的高低[20]，节点之间连线的粗细表示共现强度的高低，节点年轮的颜色和厚度表示节点出现的时间和数量，年轮外圈紫色环厚度表示该节点的中心性高低[21]。

2 结果与分析

2.1 年度发文统计分析

图1 1985—2020年蜥蜴与气候变化研究领域的年度发文量Fig.1 Annual publication volume of lizards in field of climate change research from 1985 to 2020

1985—2020年蜥蜴与气候变化研究领域的发文情况如图1所示。35年间，该研究领域在2009年以前发文量处于停滞状态，2009年以后发文量增加迅猛。尤其是2009年联合国气候变化大会召开以及2015年全世界178个缔约方签署《巴黎协定》之后，世界范围内越来越重视全球气候变化对蜥蜴的影响：蜥蜴与气候变化领域发文量从2009年的17篇上涨至2020年的100篇，2015—2020年发文量达到研究总量的68.34%。

2.2 主要研究力量分析

2.2.1 国际主要研究国家分析

检索发现有85个国家(地区)参与了蜥蜴与气候变化的研究。发文量前10位的国家分别为美国、澳大利亚、西班牙、墨西哥、法国、巴西、英国、德国、阿根廷、葡萄牙(表1、图2)。其中，发文量排名第一的美国在1985—2020年发表论文342篇，占文献总量的45.6%，分别是排名第二(澳大利亚)、第三(西班牙)的1.79倍和5.61倍，表明美国学者对该研究领域具有相当高的关注度，并进行了大量研究。从发文国家共现网络看(图2)，中心性排名前10的国家分别为南非(0.80)、瑞典(0.72)、加拿大(0.38)、德国(0.37)、西班牙(0.33)、伊朗(0.33)、塞尔维亚(0.28)、葡萄牙(0.26)、安道尔(0.26)、美国(0.23)，发文量第一的美国中心性并不高。

表1 1985—2020年发文量居前10的国家

图2 蜥蜴与气候变化研究领域的国家、机构合作情况Fig.2 Cooperation between countries and institutions in field of lizard response to climate change research

2.2.2 国际主要研究机构分析

检索发现国际上有171个机构参与蜥蜴与气候变化研究，主要研究机构(国际前10)的相关信息如表2所示。由表可见，参与研究的机构大多来自发达国家，其中，排名前10的机构5个来自澳大利亚，只有墨西哥国立自治大学、巴西圣保罗大学属于发展中国家。发文量最多的是澳大利亚詹姆斯库克大学，共计发表45篇，其次是墨西哥国立自治大学(41篇)、美国亚利桑那州立大学(35篇)、美国加州大学圣克鲁兹分校(30篇)、澳大利亚墨尔本大学(27篇)、澳大利亚悉尼大学(27篇)、澳大利亚国立大学(24篇)、巴西圣保罗大学(23篇)、澳大利亚塔斯马尼亚大学(22篇)、葡萄牙波尔图大学(19篇)。澳大利亚科研机构发文量占总发文量的19.33%，表明作为“世界活化石博物馆”的澳大利亚在蜥蜴研究方面具有强大实力及影响力。研究内容上，各个机构关注的研究主题不尽相同，其中体温调节、生物多样性、热生态、系统发育、灭绝风险等受到优先关注。

表2 国际前10个机构的研究主题

2.2.3 国家、机构合作分析

图3 蜥蜴与气候变化研究领域国际合作情况Fig..3 International cooperation in field of research on climate change response by lizards

运用CiteSpace软件对检索到的文献进行国家、机构合作分析，得到蜥蜴应对气候变化研究领域的国际合作网络图谱，见图3。节点间的连线表示2个国家或机构共同出现在一篇文献里，则列为2个国家或机构有合作关系[22]。结果显示，墨西哥、巴西、阿根廷、法国、西班牙、英国、澳大利亚等国家之间、国家与机构之间的合作非常密切，合作频次大于等于35。其中墨西哥的中心性最大，为0.23，法国次之(0.21)，这表明绝大多数的国家、机构都与他们有直接或者间接的合作关系。中国中心性仅为0.02，表明在蜥蜴与气候变化研究领域内与其他国家合作相对较弱。

2.3 学科、期刊及其共引分析

学科领域分析图谱见图4，从学科角度上看，蜥蜴与气候变化研究领域文献涉及56个相关学科，已有的学科主要涉及生命科学领域。发文量排名靠前的主要有环境科学与生态学(339篇)、生态学(317篇)、动物生态学(222篇)、进化生物学(138篇)、生物学(102篇)、生命科学与生物医学(102篇)、生物多样性与保护(87篇)等。中心性最高的是生态学(1.19)，依次是遗传学(1.02)、进化生物学(0.96)。

图5为期刊共引图谱，结果显示：蜥蜴与气候变化研究引用的文献涉及613种不同的学术期刊，被引频率前10位的期刊分别是Science、PNAS、Ecology、TheAmericanNaturalist、Nature、ProceedingsoftheRoyalSocietyB:BiologicalSciences、Evolution、Oecologia、EcologyLetters、TrendsinEcology&Evolution。其中影响最大的杂志是Nature和Science，其共被引次数分别为455、583次，影响因子分别高达49.962与47.728。图谱中占主体的学术期刊多为环境科学与生态学类、生物类期刊，这与学科领域分析一致，且涉及气候变化、环境、生态、生命科学等多学科领域，表明蜥蜴与气候变化研究领域具有学科多样性。

图4 学科领域分析图谱Fig.4 Analysis map of subject areas

图5 期刊共引图谱Fig.5 Co-citation network of journals

2.4 蜥蜴与气候变化研究的前沿及热点分析

共现分析主要包括研究类别和关键词分析。分析文献的类别有助于学者理清蜥蜴与气候变化研究领域涉及的学科体系，而分析关键词则能够了解一段时间内或未来研究的热点，为研究人员提供科学前沿参考。

2.4.1 蜥蜴与气候变化研究的前沿变化过程及热点

图6 关键词共现时区图谱Fig.6 Keyword co-occurrence time zone map

研究热点是某一时段内，有内在联系的、数量相对较多的一组论文所探讨的科学问题或专题，频次较高的关键词在一定程度上可以看作是该领域的研究热点[22]。图6为蜥蜴与气候变化的文献关键词共现分析结果，频次排名前5的关键词分别为climate change(504次)、lizard(216次)、evolution(144次)、temperature(122次)、ectotherm(100次)，表明蜥蜴与气候变化研究领域受气候变化的影响，研究主要集中在蜥蜴的物种进化、温度调节方面。为了进一步分析该领域的研究热点，对词频大于等于10的关键词进行分类整理，结果见表3，当前国际上关于蜥蜴与气候变化的热点研究主要集中在：全球气候变化蜥蜴的体温调节机制、系统发育与物种进化、生物多样性、脆弱性以及构建模型评估蜥蜴的灭绝风险等方面。

气候变化、人类活动及其他扰动影响着蜥蜴与气候变化的脆弱性变化。有关蜥蜴与气候变化领域脆弱性的研究主要集中在种群性别比例变化与孵化条件、行为与生理特性对环境温度波动的敏感性、特征可塑性对环境变化的脆弱性等方面[23-25]，而濒危蜥蜴的保护管理研究相对较少。

爬行动物缺乏完善的保暖机制和体温调节功能，需要从外界获得必要的热量。蜥蜴的体温调节方式包括行为调节和生理调节[26-28]。例如，通过改变活动节律、调节日晒以及选择栖息地等行为维持体温[29]，而生理调节则主要通过调节中枢产生应激活动[30]。一直以来，爬行纲的体温调节机制都是重点研究方向，尤其是随着全球气温的升高，研究变温动物如何通过自身的体温调节机制适应环境变化，以维持自身各项机能的平衡。

系统发育与物种进化是蜥蜴与气候变化领域的又一重要方面。研究者们试图从系统发育溯源，探寻蜥蜴的亲缘关系、物种形成过程、胚胎发育与环境间的关系等，并以此作为蜥蜴应对气候变化产生的适应特征与进化依据。例如，Kreger等[31]利用线粒体DNA与核DNA对塔斯马尼亚石龙子Carinascincusmetallicus进行谱系地理学重建，与C.ocellatus比较后发现，2个物种具有非常相似的遗传多样性地理模式，这为该物种对未来环境变化的反应提供了可靠依据。同时评估蜥蜴的形态、生理机能、栖息地质量、景观格局，构建各类模型分析蜥蜴应对环境变化采取的避难机制[32-33]，预测某一蜥蜴物种灭绝的风险[34-35]，在未来气候变化情景下蜥蜴的生态位变化[36]等，将是今后蜥蜴应对气候变化的研究重点。

表3 蜥蜴与气候变化领域热点关键词

生物多样性对生态系统的影响是生态学研究焦点。因气候变化而加剧的极端气候事件可能是被忽视的生物地理与大规模生物多样性模式的驱动因素，有研究表明飓风对不同新热带蜥蜴的形态有着持久的进化影响[37]，但这些急性选择压力是否有可能持久地塑造跨区域和进化枝的生物多样性模式仍属未知。

2.4.2 蜥蜴与气候变化研究的知识基础

图7 被引文献共现网络Fig.7 Co-occurrence network of citedreferences

参考文献共被引是指2篇参考文献被同一篇文献引用的现象，通过分析共被引网络中的聚类及关键节点，可以揭示出某个研究领域的知识结构[38]。图7为蜥蜴与气候变化研究的被引文献共现网络，其中共被引频率最高的文献是 “Erosion of lizard diversity by climate change and altered thermal niches(气候变化和改变的热生态位对蜥蜴多样性的侵蚀)”[5]。从时间序列上看，蜥蜴与气候变化研究领域的知识网络演化的关键文献可以追溯到2001年发表的“Repeatability of microenvironment-specific nesting behaviour in a turtle with environmental sex determination(具有环境性别决定的海龟微环境特定筑巢行为的可重复性)”[39]，该文是21世纪初较早关注爬行动物与气候变化关系的代表性文献。此后，蜥蜴与气候变化研究进入快速且深入细化阶段，知识网络结构愈发复杂，其中有6篇文献在该领域的知识网络进化中做出了突出贡献，分别为：“Erosion of lizard diversity by climate change and altered thermal niches(气候变化和改变的热生态位对蜥蜴多样性的侵蚀)”[5]、“Predicting organismal vulnerability to climate warming: roles of behaviour, physiology and adaptation(预测生物体对气候变暖的脆弱性：行为、生理和适应的作用)”[40]、“Impacts of climate warming on terrestrial ectotherms across latitude(气候变暖对不同纬度陆生外温动物的影响)”[41]、“The potential for behavioral thermoregulation to buffer ‘cold-blooded’ animals against climate warming(行为体温调节对‘冷血’动物抵御气候变暖的潜力)”[42]、“Thermal adaptation: a theoretical and empirical synthesis(热适应：理论和经验综述)”[43]以及“Costs and benefits of thermoregulation revisited: both the heterogeneity and spatial structure of temperature drive energetic costs(重新审视体温调节的成本和收益：温度的异质性和空间结构推动能量成本的增加)”[44]，它们的被引频次居于前列，是共现网络中的重要节点。

3 结论

蜥蜴与气候变化研究的前沿主题从最初的气候变化对蜥蜴生物学、谱系地理学的影响，到气候变化对蜥蜴的体温调节、栖息地破碎化造成部分物种濒临灭绝的影响，再到目前探究气候变化对蜥蜴造成的种内变异、遗传变异以及政府部门制定出的保护管理机制，表明蜥蜴与气候变化研究的前沿主题经历了“影响—濒危—适应—保护”的演化过程。在此过程中，体温调节问题仍是该领域的核心问题。蜥蜴与气候变化的研究热点与研究前沿的演变基本一致，呈现出从气候变化对蜥蜴生理生化、遗传、栖息地等方面的影响及蜥蜴通过种内变异、遗传变异的适应逐渐向保护管理部门实行物种保护措施等延伸，从物种自身适应向人为干预保护研究发展的趋势。学术刊物上，蜥蜴与气候变化涉及的期刊较多，其中影响最大的是Nature和Science，期刊类型上以环境科学与生态学类占主体。此外，蜥蜴与气候变化领域与生物遗传学、生物医学等学科领域交叉，表现出较强的学科多样性。

研究机构和国际合作中，蜥蜴与气候变化的研究机构与人员主要分布于大洋洲、欧洲、北美洲等经济与社会发展程度较高的地区，其中欧洲许多国家和地区已形成非常密切的合作网络。尽管一些机构在研究蜥蜴与气候变化上具有较为显著的影响力(例如：澳大利亚詹姆斯库克大学、墨西哥国立自治大学、美国亚利桑那州立大学、美国加州大学圣克鲁兹分校、澳大利亚墨尔本大学、澳大利亚悉尼大学、澳大利亚国立大学、巴西圣保罗大学等)，但相较于欧洲，其他地区大多研究机构虽然存在一定的合作关系，但并未形成大规模的合作网络。

相较于国外的研究机构，我国在蜥蜴与气候变化研究领域则表现出研究影响力欠缺，在国际上影响力较小，主要体现在研究人员较少，研究主题较为单一(多集中在繁殖与生长发育方面)，创新性不足，并且缺少国际间的合作。本文对蜥蜴与气候变化研究前沿与热点分析结果提示我们，在未来研究中，可以更多考虑蜥蜴与气候变化研究前沿的演变趋势，以系统发育、体温调节为研究基础，深入研究蜥蜴体内的生物化学平衡机制、激素水平变化与环境温度变化的耦合关系，同时评估各项指标，分析气候变化下蜥蜴的进化适应，开展多角度研究，为降低蜥蜴的灭绝风险提供科学依据。