城市化公园异质性植被属性与鸟类功能多样性的行会特异性响应:基于郑州市6座城市公园60个样方的精细尺度证据

《Global Ecology and Conservation》:Wild Chinese Giant Salamander Persist in Zhangjiajie, Hunan, China: Evidence from 10 Years of Monitoring

【字体: 时间:2026年04月02日 来源:Global Ecology and Conservation 3.4

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  城市化导致栖息地同质化,威胁鸟类功能多样性。作为关键避难所,城市公园通过异质性的植被结构维持多样化鸟类群落。然而,不同摄食行会对植被属性的响应仍缺乏定量刻画,从而削弱了定向保护策略的制定。因此,研究人员在郑州市6座城市公园的60个样方中开展了精细尺度调查,以量

  
城市化导致栖息地同质化,威胁鸟类功能多样性。作为关键避难所,城市公园通过异质性的植被结构维持多样化鸟类群落。然而,不同摄食行会对植被属性的响应仍缺乏定量刻画,从而削弱了定向保护策略的制定。因此,研究人员在郑州市6座城市公园的60个样方中开展了精细尺度调查,以量化鸟类生物多样性与异质性植被属性之间的关系。鸟类群落被划分为食虫类、杂食类和食肉类;与此同时,植被功能性通过12项指标进行量化,并归纳为3个新维度——资源可利用性、结构适宜性和群落组成,同时纳入景观尺度约束因素。研究提出3个核心假设,并采用Spearman相关分析、提升回归树(Boosted Regression Tree, BRT)和累积局部效应(accumulated local effect, ALE)模型。结果表明:(1)湿地维持了杂食类和食虫类的最高多样性,而草坪使食虫类丰度达到最大;(2)植被结构适宜性被识别为同时影响杂食类和食虫类的最关键维度;(3)植被属性的相对贡献因鸟类摄食行会而异:平均胸径(average tree diameter at breast height, ATDBH)、树木密度(tree density, TD)和平均草本植物高度(average herbaceous plant height, AHH)是共享的关键驱动因子,平均草本覆盖度(average herbaceous plant cover, AHC)和平均叶面积指数(average leaf area index, ALAI)是额外影响杂食类的关键因素,而平均树高(average tree height, ATH)则是食虫类特异的重要预测因子;(4)关键驱动因子的影响总体上呈非线性模式,并表现出明确的最优区间。该研究提出了一个强调行会特异性干预的定量化管理框架,可用于弥补公园面积约束并提升鸟类多样性。
该文发表在《Global Ecology and Conservation》,聚焦城市化背景下城市公园植被异质性与鸟类多样性之间的关系,核心目标是揭示不同鸟类摄食行会对多维植被属性的差异化响应机制。研究背景在于,快速城市化持续造成栖息地丧失、破碎化与同质化,进而削弱城市生物多样性。鸟类作为城市生态系统中的重要脊椎动物类群,不仅提供关键生态系统服务,而且对环境变化高度敏感,因此常被用作生态状态与生物多样性变化的指示类群。既有研究已证明,城市绿地(urban green spaces, UGSs)是维持鸟类多样性的关键庇护场所,但现有证据更多集中于绿地面积、水体比例、森林覆盖等宏观景观指标,对微生境尺度植被属性的关注仍然不足。尤其是,多数研究倾向于将不同鸟类类群视作一个整体进行分析,难以揭示食虫类、杂食类等不同功能行会在觅食行为、资源利用和栖息需求上的差异,从而限制了精细化、定向化保护管理策略的提出。

基于此,研究人员以郑州市主城区6座城市公园为对象,在60个20 m × 20 m样方中开展鸟类与植被同步调查,试图回答三个关键问题:不同生境类型中的鸟类摄食行会多样性是否存在显著差异;在控制公园面积与邻近水体距离等景观背景约束后,多维植被属性对不同摄食行会的影响是否具有行会特异性;关键植被因子对鸟类多样性与丰度的影响是否呈现非线性,并存在可识别的最优区间。研究结果总体支持这三项假设,说明城市公园内部植被结构优化能够在一定程度上补偿公园面积受限的不利影响,并为城市鸟类多样性提升提供可操作的量化依据。

在方法上,研究人员于2023年4月至9月对郑州市6座城市公园开展月度调查,共记录66种、4437只鸟类个体,并按食性划分为食虫类、杂食类和食肉类。植被调查在同一批样方内完成,构建了12项微生境植被指标,归入资源可利用性、结构适宜性和群落组成3个维度,同时纳入公园面积(park area, PA)与距最近水体距离(distance to the nearest water body, DW)作为景观控制变量。统计分析依次采用Kruskal-Wallis检验与Dunn事后检验比较不同生境差异,使用Spearman相关分析获得初步关联,再以提升回归树(BRT)识别关键驱动因子,并通过累积局部效应(ALE)解析非线性响应区间。样本来源为郑州市主城区6座建成时间超过10年的城市公园。

研究结果部分首先给出了总体群落概况。2023年4月至9月,研究共在6座公园记录到66种鸟类,隶属33科14目,优势目为雀形目(Passeriformes)。从摄食行会看,食虫类物种数最多,共28种,但在总个体数中的占比相对较低;杂食类个体数占绝对优势;食肉类无论物种数还是丰度均较少。这一结果说明郑州市城市公园中的鸟类群落以适应性较强的广食性种类为主,而专性类群在城市环境中的占比相对有限。

在“3.2. Bird diversity varied across different habitats”部分,研究显示不同生境类型对鸟类行会的支持能力存在显著差异。杂食类和食虫类在不同生境间的多样性表现出显著变化,而食肉类未见显著差异。具体而言,湿地生境支持了杂食类和食虫类最高的Shannon-Wiener多样性指数,说明湿地所提供的植被分层、食物资源和微生境异质性最有利于这两类鸟群。另一方面,草坪生境容纳了最高的食虫类丰度,表明地表层和低矮植被区域对部分地面觅食或低空活动的食虫鸟具有重要价值。与之相对,林下硬质地生境的鸟类多样性和丰度最低,提示人工化、简化的植被配置显著降低了鸟类可利用的庇护空间和觅食机会。

在“3.3. Correlation analysis”部分,研究通过Spearman相关分析发现,线性相关关系总体较弱。杂食类丰度与平均草本覆盖度(AHC)及树木密度(TD)呈显著正相关,而食虫类丰度与平均草本植物高度(AHH)呈显著负相关。景观层面上,公园面积(PA)与食虫类多样性、食虫类丰度以及杂食类多样性显著正相关,而距最近水体距离(DW)与两类鸟群指标均无显著相关。这一结果提示,单纯线性分析难以充分捕捉城市鸟类对微生境因子的复杂生态响应,也为后续引入BRT与ALE模型提供了方法学依据。由于食肉类样本量偏小且多为近水鸟类,研究将其排除于后续建模之外,以降低解释偏差。

在“3.4. Differential contribution of vegetation and landscape attributes”部分,BRT模型进一步揭示了环境因子对不同摄食行会的差异化影响。对杂食类而言,结构适宜性是解释其多样性和丰度的首要植被维度;其中,多样性除受结构适宜性影响外,也明显受景观属性和群落组成影响,而丰度则主要受群落组成与资源可利用性共同驱动,景观因素作用较小。对食虫类而言,结构适宜性同样是解释多样性的主导维度,但在丰度层面,公园面积等景观属性的综合贡献最高,显示食虫类数量对空间尺度约束更为敏感。具体到关键变量,公园面积是影响杂食类多样性和食虫类丰度的最重要因子之一;植被属性中,平均胸径(ATDBH)、树木密度(TD)和平均草本高度(AHH)是两类鸟群共享的重要驱动因子。杂食类还额外受到平均草本覆盖度(AHC)与平均叶面积指数(ALAI)的显著影响,而食虫类则对平均树高(ATH)表现出更强的特异性响应。

在“3.5. Nonlinear effects of key drivers on different bird feeding guilds”部分,ALE模型明确表明,关键植被因子对鸟类多样性和丰度的影响并非简单线性,而是存在明显转折点与最优区间。对于杂食类,多样性和丰度随草本覆盖度(AHC)与树木密度(TD)升高而增加,但当AHC升至约0.55以后、TD达到一定区间后增益趋于平缓,显示适度而非无限增加的植被配置更为有效。相反,平均草本高度(AHH)和平均胸径(ATDBH)在超过特定阈值后表现为负向限制因子,意味着过高草层或较粗大树木可能降低杂食类对环境的利用效率。平均叶面积指数(ALAI)则呈单峰型关系,在1.25–1.5附近出现最佳区间。对于食虫类,多样性与丰度对ATDBH、ATH和AHH均表现出明显负向非线性响应:当平均胸径处于0.18–0.25 m、平均树高处于7.5–9 m、平均草本高度处于0.15–0.25 m范围时,多样性下降尤为明显;而树木密度(TD)则对食虫类多样性具有促进作用,并在一定密度水平附近达到峰值。此外,公园面积(PA)对各鸟类行会总体呈持续性、阶梯式正效应,提示中大型公园对维持鸟类群落具有关键意义。

讨论部分对结果进行了凝练总结。首先,研究验证了湿地在城市公园中的核心保育价值,说明具备较高植被异质性和资源复杂性的生境更能支持多样化鸟类群落。其次,尽管公园面积仍是不可忽视的外部约束,但在既有城市建成格局难以改变的现实条件下,优化公园内部植被结构是更具可行性的管理途径。研究特别强调“结构适宜性”在鸟类保护中的优先地位,即植被垂直层次、覆盖特征和空间开放度的合理配置,直接关系到鸟类的觅食、移动与躲避风险能力。再次,不同行会的需求并不一致:杂食类对草本覆盖、冠层透光性和树木分布的综合变化更敏感;食虫类则对树高、树木胸径和草层高度表现出更为鲜明的阈值响应。这表明城市鸟类保护不宜采取统一化植被营建策略,而应采用基于行会差异的精细化管理。

研究结论部分可译为:本研究创新性地将植被属性拆分为三个维度,并构建了综合性的植被指标体系。通过将公园面积(PA)和距最近水体距离(DW)纳入模型,研究在考虑更广泛环境背景的同时,检验了微生境尺度植被属性对不同鸟类摄食行会的特异性影响。结果表明,湿地支持最高的杂食类与食虫类多样性,草坪则更有利于食虫类丰度提升。除景观因素外,植被结构适宜性是塑造鸟类多样性的关键维度,具有最高的综合相对重要性。平均胸径(ATDBH)、树木密度(TD)和平均草本高度(AHH)是两类行会共同的重要因子;平均草本覆盖度(AHC)和平均叶面积指数(ALAI)额外影响杂食类,而平均树高(ATH)则是食虫类的重要补充预测因子;所有关键驱动因子均呈现具有可识别最优区间的非线性效应。基于这些量化生态阈值,研究提出了兼顾共性需求与行会特异性需求的精准管理策略。总体而言,鸟类对多维植被属性的响应具有复杂的非线性特征,这一发现对传统均一化城市公园管理模式提出了挑战,并表明在郑州这类高密度城市中,通过优化植被群落结构能够有效补偿公园面积限制,为快速土地开发背景下维持城市生物多样性提供可行路径。
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