植被入侵如何重塑鸟类群落？以中国沿海的红树林和互花米草盐沼为例的启示

《Journal of Environmental Management》：How does vegetation invasion reshape bird communities? Insights from mangrove and Spartina alterniflora saltmarsh in coastal China

红树林与互花米草盐沼地景观结构对鸟类多样性的影响研究，基于中国东南部海岸带公民科学数据和植被分布图层，发现红树林因更大的斑块面积、更低破碎化和更高连通性，显著支持更丰富的鸟类物种和数量，水鸟与陆鸟对植被类型的响应存在差异，植被面积是影响鸟类群落的关键景观因子。

　　

孙青岩|邢徐曼|马克明

中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，中国北京

摘要

沿海湿地是鸟类多样性的关键热点区域，植被通过提供食物和栖息地，在维持鸟类群落方面发挥着重要作用。然而，Spartina alterniflora的大规模入侵改变了这些湿地的植被结构，其对鸟类多样性的影响在景观尺度上仍知之甚少。在这项研究中，我们基于公民科学数据和植被分布层，比较了中国东南沿海红树林和S. alterniflora盐沼支持鸟类群落的能力。研究结果表明，鸟类普遍更喜欢红树林，而避免S. alterniflora盐沼，红树林中的物种丰富度和数量显著更高。较大、破碎程度较低且连通性更好的红树林斑块能够支持更丰富和更多的鸟类群落；相比之下，S. alterniflora盐沼中相似的结构特征往往会对本地鸟类群落造成更严重的破坏。植被面积被确定为影响鸟类群落的最重要景观因素。由于生态位差异，水鸟对景观结构的敏感性较低，主要受红树林栖息地的影响，而陆鸟则对两种植被类型都有反应。未来的红树林恢复工作应侧重于创建大型、连通性好且连续的栖息地，以维持鸟类多样性。在管理S. alterniflora时，应考虑已经适应这些栖息地的鸟类物种，以避免因栖息地突然丧失而带来的新的生态风险。总体而言，我们的发现强调了入侵植被如何通过改变景观结构来影响鸟类多样性，为沿海湿地恢复和入侵物种管理提供了科学依据。

引言

沿海湿地是鸟类的生物多样性热点，涵盖了多条迁徙路线。许多鸟类的生命阶段都依赖于这些栖息地（Jetz等人，2012年；Ma等人，2023年）。湿地植被是维持鸟类多样性的基本组成部分，通过提供果实和芽等食物资源，以及筑巢、栖息和躲避捕食者等关键栖息地功能来直接支持鸟类的生存（Correll等人，2017年；Hunt等人，2005年；Jing等人，2002年；Ma等人，2007年；Mancini等人，2018年）。此外，植被还通过保护昆虫、底栖生物和鱼类；增强水净化作用；促进泥滩沉积；以及缓解海平面上升的影响，间接促进鸟类的生存（He等人，2023年；Ma等人，2007年；Marley等人，2019年；Rosencranz等人，2018年）。然而，外来植物物种的入侵改变了本地植被结构，通常提供的生态功能与本地植物有很大不同（Wang等人，2023年）。这种变化扰乱了本地鸟类的栖息地利用策略，可能导致生物多样性的丧失（Benoit和Askins，1999年；Carlos等人，2017年）。因此，评估入侵植被对鸟类群落的影响具有重要的生态意义。

Spartina alterniflora是中国沿海分布最广、生态影响最大的入侵植物物种（Wang等人，2022年）。它的入侵改变了大面积的本地盐沼和泥滩生态系统，常常创造出不适合本地鸟类的栖息地，导致当地鸟类生物多样性的下降（Chen等人，2019年；Gan等人，2009年；Ma等人，2007年，2011年；Jackson等人，2021年）。S. alterniflora的快速扩张引发了对其对沿海鸟类栖息地威胁的广泛担忧（Gan等人，2009年；Ma等人，2011年）。尽管进行了大量研究，但大多数研究集中在局部生态过程或物种层面的响应上，而入侵植被对景观尺度上鸟类群落模式的影响仍不清楚。由于鸟类活动范围广且流动性强，它们对区域尺度的景观配置特别敏感（Li等人，2024a；Xing等人，2025年）。在更广泛的空间尺度上，植被景观特征（包括组成、异质性、破碎化和连通性）被认为是影响鸟类多样性的关键因素（Basile等人，2021年；Cohen等人，2021年；Lu等人，2024年）。因此，了解入侵植被如何改变这些景观特征对于设计有效的栖息地恢复和生物多样性保护策略至关重要（Tscharntke等人，2012年；Waldhardt，2003年）。

然而，尽管Spartina alterniflora盐沼在中国广泛分布，但只有少数研究考虑了入侵引起的景观变化（如景观比例（PLAND）、斑块密度（PD）和聚集指数（AI）对鸟类多样性的影响（Wang等人，2019年；Zhang等人，2020年；Okoye等人，2020年；Lyu等人，2023年）。因此，我们从景观模式角度对鸟类多样性响应的理解仍然非常有限。大多数这些研究报告了入侵引起的景观变化对鸟类多样性的负面影响（Wang等人，2019年；Zhang等人，2020年；Okoye等人，2020年；Lyu等人，2023年）。然而，由于这些案例研究是在局部尺度上进行的，并且依赖有限的景观指标和分类群组，因此尚不清楚其结论是否可以推广到区域尺度（Wang等人，2019年；Zhang等人，2020年；Okoye等人，2020年；Lyu等人，2023年）。因此，使用更广泛的景观特征在更大空间尺度上评估入侵如何驱动景观变化并影响当地鸟类群落多样性至关重要。这种方法将加深我们对S. alterniflora入侵如何改变本地生物多样性的机制的理解，并为沿海S. alterniflora的管理提供新的视角。为了解决这些不足，我们重点研究了中国东南沿海的Spartina alterniflora盐沼，并使用同一地区的本地红树林作为参考系统。利用公民科学数据，我们旨在回答以下问题：

(1)

本地红树林和入侵的S. alterniflora

盐沼在支持鸟类物种丰富度和数量方面是否存在差异？

(2)

这两种栖息地类型的植被景观特征如何影响它们维持鸟类群落的能力，不同生态群组对这些特征的响应是否一致？

(3)

哪些景观特征对塑造鸟类群落最为关键，不同生态群组是否表现出不同的响应模式？

数据获取

我们使用了来自全球生物多样性信息设施（GBIF）的记录，这些记录主要来自公民科学平台eBird，这是一个在线鸟类观测数据库。公民科学数据通过公众自愿参与收集，提供了广泛、长期和大规模的空间数据集，对生物多样性监测非常有价值（Fraisl等人，2022年；Kosmala等人，2016年）。

2025年6月，我们从全球生物多样性信息设施获取了鸟类记录

鸟类丰富度和数量

我们的数据库包含795,466条鸟类记录，其中556,703条与红树林相关，267,665条与S. alterniflora盐沼相关，共涉及675个物种（图1；表S1；附录C）。据知，中国东南沿海省份大约有799-810种鸟类，表明我们的数据集有效地覆盖了这些沿海栖息地中可能出现的所有物种（中国鸟类报告，2025年；Wang等人，2021年）。

从分类学角度来看，鸟类

讨论

我们的研究表明，红树林支持的鸟类数量和物种丰富度高于S. alterniflora盐沼。有趣的是，红树林中的陆鸟丰富度明显高于S. alterniflora盐沼，而水鸟的丰富度在两种栖息地之间相对相似。具有更好景观特征的红树林（如更大的斑块面积、较低的破碎度和更高的连通性）能够支持更丰富和更多的鸟类群落

结论

总之，本研究利用大规模的公民科学数据，系统地评估了入侵的S. alterniflora和本地红树林景观模式对中国东南沿海鸟类群落的影响。结果表明，红树林为鸟类群落提供的生态支持明显优于S. alterniflora盐沼，尤其是对于陆鸟群体。较大的斑块面积、较高的完整性和连通性有助于维持更丰富和更多的鸟类群落

作者贡献声明

孙青岩：撰写——原始草稿、可视化、验证、软件、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念化。邢徐曼：撰写——审阅与编辑、方法论。马克明：撰写——审阅与编辑、监督、资源管理、项目协调、资金获取、概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了中国国家林业和草原管理局的紧急领导开放竞争项目（202302）以及中国科学院生态环境研究中心的碳达峰碳中和生态环境技术项目（RCEES-TDZ-2021-17）的支持。