城市建筑高度对鸟类多样性的影响：基于美国298个城市的大尺度景观生态学研究

《Landscape Ecology》：Does building height influence bird diversity in urban landscapes?

为解决城市化对生物多样性的多维影响机制不明的问题，研究人员开展建筑高度与鸟类多样性关联的大尺度研究。通过整合eBird公民科学数据与遥感数据，发现建筑高度与不透水覆盖层、NDVI协同解释25.8%城市的鸟类物种丰富度，证实垂直结构是城市生态模型的关键补充维度，为绿色基础设施规划提供新视角。

　　

随着全球城市化进程的加速，自然栖息地不断被人工建筑所取代，这对生物多样性造成了深远影响。鸟类作为城市生态系统的指示物种，其多样性变化能够敏锐反映城市环境健康状况。传统研究多聚焦二维平面要素（如不透水覆盖层、植被覆盖率）对鸟类的影响，而城市作为三维立体空间，其垂直结构特征——特别是建筑高度——对鸟类多样性的作用机制尚不明确。现有研究多局限于单城市或小尺度区域，缺乏宏观层面的系统性验证，这种认知空白制约了多维视角下的城市生态规划。

为填补这一研究空白，Cristina del Pilar Buenao-Marino等研究人员在《Landscape Ecology》发表论文，通过整合多源大数据揭示了建筑高度在美国城市鸟类多样性格局中的重要作用。研究团队创新性地将建筑高度这一三维指标引入景观生态模型，对比其与不透水覆盖层、归一化植被指数（NDVI）等传统要素的解释力，并探讨了不同土地覆盖类型的协同效应。

研究采用跨学科技术方法整合多源数据：首先基于美国人口普查局城市区域矢量数据界定298个城市样本，结合Bing Maps全球建筑高度足迹数据库筛选70%以上高度数据完整的城市；其次利用Google Earth Engine（GEE）平台提取Dynamic World土地覆盖数据（包括水体、树木、草地、灌木、不透水覆盖层、裸地六类）和MODIS卫星的NDVI植被指数，以eBird观测点为中心设置250米缓冲区进行环境变量计算；最后通过广义加性模型（GAM）分析超过106万份eBird公民科学清单的鸟类物种丰富度数据，控制调查时长与地理坐标的空间自相关性。

研究结果通过多维度验证了建筑高度的生态意义：

模型比较分析显示，建筑高度单独解释力与传统指标相当。在单变量模型中，建筑高度、不透水覆盖层和NDVI分别作为最佳预测变量的城市占比为10.7%、10.4%和12.4%，而三者联合模型的解释力显著提升，在25.8%的城市中表现最优（p<0.001）。这表明建筑高度携带了独立于平面要素的生态信息，垂直结构与水平结构具有互补性。

多变量驱动机制解析发现建筑高度呈显著负相关。在纳入八类环境变量的全模型中，建筑高度与物种丰富度呈现显著负相关（均值=-0.011，p<0.005），而灌木覆盖（34.2%城市呈正相关）与水体（27.2%）则显示最强正向驱动。这种负相关印证了研究假设：高层建筑通过增加飞行障碍、改变微气候等方式限制鸟类活动。

生态区划异质性分析揭示空间分异规律。在混合木本平原区建筑高度呈现负效应，而奥扎克/瓦希塔-阿巴拉契亚森林区却显示正效应，这种反差说明建筑高度的生态影响受区域环境背景调制。此外，地中海加州区的NDVI正向驱动、东南沿海平原区不透水覆盖层的负向驱动等模式，均体现了生态区划对"人-鸟"关系的调节作用。

替代指标敏感性检验强化结论稳健性。将建筑高度均值替换为标准差后，仍检测到显著负相关（均值=-0.016，p<0.005），表明建筑高度异质性同样对鸟类多样性产生抑制，验证了核心发现的可靠性。

这项研究突破了传统二维景观生态学的局限，首次在大尺度上实证了建筑高度作为城市垂直结构代理指标的科学价值。研究发现不仅证实了高层建筑对鸟类多样性的普遍抑制作用，更揭示了这种影响的空间异质性——在不同生态区划中，建筑高度可能通过改变局部风场、温度场等物理环境，或提供特殊栖息位点（如猛禽栖息地）产生差异化效应。尤其重要的是，建筑高度与NDVI、不透水覆盖层的协同效应表明，城市生态规划需统筹"立体思维"，例如在高层建筑密集区通过增加立体绿化补偿生境损失。

研究的创新性体现在方法论层面：通过GEE平台实现多源遥感数据与公民科学数据的无缝对接，为城市生态研究提供了可复制的技术框架；采用GAM模型有效处理了非线性关系与空间自相关，保障了统计推断的严谨性。尽管存在建筑高度数据分布偏态（均值4.8±0.7米）、eBird采样空间偏差等局限，但通过敏感性分析和生态区划分层验证，结论具有较强稳健性。

该成果为可持续城市设计提供了关键科学依据：建议在生物多样性保护优先区域控制建筑高度，并通过灌木群落营造、水体网络构建等绿色基础设施措施缓解垂直结构的负面效应。未来研究可进一步结合鸟类功能性状（如迁徙策略、食性类型）解析垂直结构的差异化影响，推动城市生态学向多维化、精准化方向发展。