罗马尼亚锡比乌市一座历史城市公园甲虫(Beetle/Coleoptera)类群多样性与功能结构:多年评估研究

《Diversity》:Diversity and Functional Structure of Beetle Assemblages in a Historic Urban Park in Sibiu, Romania: A Multi-Year Assessment

【字体: 时间:2026年06月19日 来源:Diversity 2.1

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  摘要:本研究评估了罗马尼亚锡比乌市历史城市绿地——Sub Arini公园内甲虫目(Coleoptera)类群的多年度分类多样性与功能结构。2023年进行初步基线调查与方法学校准后,于2024及2025年生长季利用标准化坑陷捕集器(pitfall trappin

  
摘要:本研究评估了罗马尼亚锡比乌市历史城市绿地——Sub Arini公园内甲虫目(Coleoptera)类群的多年度分类多样性与功能结构。2023年进行初步基线调查与方法学校准后,于2024及2025年生长季利用标准化坑陷捕集器(pitfall trapping)在该公园不同区域开展系统监测。研究人员明确检验了两个假设:(H1)长期历史公园管理模式能维持具韧性与功能完整的昆虫群落结构;(H2)局地空间异质性与微生境差异显著驱动物种分布。共计分析14,843号个体,隶属39种。总多度(abundance)由2024年(N=7112)微降至2025年(N=6551),而真实多样性(True Diversity,Hill numbers)显示物种原始丰富度(q=0)由30种显著增至39种,常见种的均匀度亦提升〔Shannon多样性(q=1)由4.26升至5.12〕。功能摄食组分析与多元主成分分析(PCA)表明群落具高度结构化分布:特化种及湿生(hygrophilous)种〔如皱步甲 Carabus variolosus Fabricius, 1787〕严格局限于高湿河岸廊道,而嗜热广布种(thermophilous generalists)主导受高强度人为干扰的开放草坪。空间分析揭示高强度管理区(频密修剪、土壤压实、有机残体清除)存在明显退化。结果证实两假设,公园实为由生态避难所(ecological refugia)组成的异质镶嵌体而非均质生境斑块。本研究基于物种丰富度经验阈值、多度变化及绘制的微生境偏好,为实施基于自然的管护策略(如设立减频修剪缓冲带、限制践踏、保留粗木质残体(coarse woody debris)等)提供具体定量依据,以缓解中东欧城市生物多样性丧失并维持重要生物害虫控制服务。
论文解读:罗马尼亚锡比乌历史城市公园甲虫类群多样性与功能结构的多年评估
该研究发表于期刊《Diversity》。城市森林与绿色基础设施是陆地生态系统中的重要生物多样性储库并提供关键生态系统服务,在中东欧高度城市化背景下,对历史城市公园内昆虫(特别是甲虫Coleoptera)类群的多年度系统性监测数据仍较匮乏,且功能摄食组(Functional Guild,指按食性划分的生态功能集团,如捕食性、腐食性等)在城市压力下的稳定性及微气候对物种分布的驱动作用尚不明确。为此,研究人员以罗马尼亚锡比乌市1857年始建、占地21.65 ha的Sub Arini历史城市公园为对象,于2023—2025年开展坑陷捕集(pitfall trapping)监测,旨在分析甲虫类群的多年分类与功能结构动态、检验历史管护能否维持韧性群落及微生境异质性是否主导分布,最终为基于自然的城市绿地管理提供实证依据。
主要关键技术方法:
研究人员于Sub Arini公园沿Trinkbach溪流布设17个标准化坑陷捕集器(pitfall traps),按植被与管理强度划分为6个生境带——河岸廊道(Zone 1,T6–T11)、未管理成熟栎林(Zone 2,T1–T3)、混交成熟林(Zone 3,T4–T5)及管理型休闲/破碎草坪(Zone 4–6,T12–T17)。2024与2025年每年4月1日至11月30日连续置放,每14天收集一次,确保年度采样努力量一致(每陷阱227暴露日,年总计3859陷阱·日)。标本于实验室体视镜下依据中北欧标准检索表鉴定至种级并核对保护 status。2023年仅作预实验基线不参与高级统计。数据分析采用希尔数(Hill numbers,q=0物种数、q=1为Shannon多样性指数eH'、q=2为Simpson指数倒数1/D)结合iNEXT插值与外推评估取样完整性;计算恒存度(Constancy, C)、优势度(Dominance, D)及生态意义指数(Ecological Significance Index, W);运用主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)解析功能组与环境梯度关系;采用含泊松误差分布的广义线性混合模型(Generalized Linear Mixed Model, GLMM)以陷阱编号(Trap ID)为随机效应、温湿降水为固定效应分析多度响应。
研究结果
3.1. Dynamics of Abundance and Taxonomic Diversity(多度与分类多样性动态)
三年分别获个体1180(24种)、7112(30种)、6551(39种)。步甲科(Carabidae)持续占优(2025年达54.4%)。2025年总多度略降主要因瓢虫科(Coccinellidae)与隐翅虫科(Staphylinidae)减少,但物种数增加且优势类群占比下降,群落结构更均衡。
3.2. Analysis of Biocenotic Structure Through Ecological Indices(基于生态指数的生物群落结构分析)
物种数(q=0)由30增至39,Shannon多样性(q=1)由4.26升至5.12,Simpson多样性(q=2)由2.84升至3.45,Pielou均匀度(J')由0.43微升至0.45。iNEXT显示95%置信区间无重叠(p<0.05),证实物种丰富度显著增加。所有种恒存度C≤25%,均为过境种(Transient species)。
  • 3.2.1 恒存度(C):全类群为过境种,无非偶然以上恒存种。
  • 3.2.2 优势度(D):Carabidae两年分别3195与3568号个体,为绝对优势科。
  • 3.2.3 种级优势度:紫步甲 Carabus violaceus(D=11.57%)为唯真正优势种(Eudominant, D>10%),另有暗褐拟步甲 Stenomax aeneus(8.22%)、葬甲 Staphylinus caesareus(6.28%)和线形厉蚁甲 Xantholinus linearis(5.62%)为优势种(Dominant, 5%< />
  • 3.2.4 生态意义指数(W):特征种(W>5%)含 C. violaceus、S. aeneus、S. caesareus;伴生种(0.1%
  • 3.2.5 关键种相对多度与频率:C. violaceus 由10.90%升至11.57%;X. linearis 由4.60%升至5.62%跨越5%阈值;磷葬甲 Phosphuga atrata 由2.13%翻倍至4.25%。
3.3. Bioindicator Species and Species of Conservation Interest(指示种与保护关注种)
  • 3.3.1 受保护类群与朽木栖(Saproxylic)意义:记录欧洲受保护朽木栖种 L. cervus(2024年15头、2025年11头)与平行锹甲 Dorcus parallelipipedus(2024年17头、2025年13头),W<0.1%,为过境种但证明公园具成熟死木生境。
  • 3.3.2 Carabus多样性与捕食者意义:捕食性步甲与隐翅虫占总捕获>60%;记录大个体 C. coriaceus(197头)、巨步甲 C. gigas(62头)、林步甲 C. nemoralis(32头)及湿生 C. variolosus(27头)。
  • 3.3.3 食蚜类动态:入侵种异色瓢虫 Harmonia axyridis 与本埠七斑瓢虫 C. septempunctata 在2025年均同步下降(分别459→254头、396→164头),非典型竞争排斥而是受共同环境压力(微气候波动或强势步甲捕食)制约。
  • 3.3.4 功能结构与营养组:广义捕食者(Carabidae+Staphylinidae)W占比由62%升至65%;食蚜组由15%微升至16%;尸食/粪食组(Geotrupidae, Silphidae)由23%降至19%,其中 S. aeneus(D由7.90%升至9.48%)与黄额埋葬甲 Nicrophorus vespilloides(D由4.43%升至6.98%)多度上升;朽木栖组W<1%。
  • 3.3.5 环境与功能驱动多元分析:PCA前两轴解释47.4%方差,Carabidae与Staphylinidae沿温湿向量分布,H. axyridis 沿干扰/管理区向量。GLMM(条件R2=0.64, p<0.05)证温度与相对湿度显著驱动总多度;耐热广布种(Harpalus affinis、Amara familiaris)聚于开放管理区,森林与朽木栖种聚于高湿覆被区。
3.4. Impact of Temperature and Precipitation(温度与降水的影响)
总多度与平均环境温度呈正相关(R2=0.64, p<0.05)。强降雨短期降低地表捕获率,但尸食性 N. vespilloides 仍保持多年上升趋势。
3.5. Anthropogenic and Invasive Pressure(人为与入侵压力)
GLMM证温湿显著;H. axyridis 峰值位于高强度管理区。耐热广布种关联高温向量,森林/朽木栖种回避管理区而依赖高相对湿度。
3.6. Assemblage Differentiation Across Park Microhabitats(公园微生境间类群分异)
未管理成熟林(T1–T5)集中朽木栖 L. cervus、D. parallelipipedus 与大步甲 C. coriaceus;河岸廊道(T6–T11)专属湿生 C. variolosus 及高密度 C. violaceus;高强度管理休闲区(T12–T17)几无森林特化种,以耐热开阔地种(Harpalus spp., A. familiaris)及入侵 H. axyridis 为主。
讨论与结论总结(翻译结论部分):
Sub Arini公园多年监测表明历史城市绿地可作为维持高营养网复杂性的关键结构避难所;功能完整性依赖稳定抗气候的捕食核心与严格依赖微生境(如衰老树木与粗木质残体)的特化朽木栖及分解者功能组,验证H1——长期历史公园管理维持了韧性功能性核心昆虫群落结构。公园表现为微生境镶嵌体而非均质生境,强烈人为管理驱动空间物种更替,局地空间变异与微生境偏好显著主导物种分布,验证H2。此异质性要求城市公园养护摒弃高强度统一"卫生化"作业(频密修剪、土壤压实、清除落叶与枯枝),代以保留死木基质、设河岸缓冲带保护湿生类群、保护古树枝干等基于自然的解决方案,以缓解城市生物多样性丧失、庇护特化昆虫类群、抑制入侵竞争及维持生物害虫控制等重要生态系统服务。通过追踪14,843号个体、记录39种、绘制微生境偏好及希尔数真实多样性增长,本研究为中东欧城市昆虫类群保护的基于自然管理策略提供了具体定量依据,推动城市公园规划由推测性保护转向循证生态管理。
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