城市生态系统植物多样性评估的新发现:哪些栖息地可作 “代言人”?

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Urban Ecosystems 2.5

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  为确定城市栖息地能否作为植物多样性的 “代理指标”,研究人员在斯洛伐克展开研究,发现洪泛区等可用于评估植物丰富度。

  在城市中,自然、半自然和人造栖息地相互交织,构成了独特的生态系统。这里的植被结构复杂,既有本土植物,也有外来物种,它们在城市化进程和环境变化的共同影响下,形成了多样的植物群落。比如,公园、花园里常能看到从其他地方引入的观赏植物,而一些废弃的角落则可能生长着珍稀的本地植物。然而,深入研究城市生物多样性并非易事,它需要耗费大量的时间和人力。在许多城市,由于资金和人员的限制,难以开展系统、长期的植物监测工作。为了解决这一难题,来自斯洛伐克科学院植物学研究所、森林生态研究所等多个机构的研究人员展开了一项重要研究,相关成果发表在《Urban Ecosystems》杂志上。
研究人员采用了多种技术方法。首先,他们在斯洛伐克选取了 30 个城镇,基于地理、生物地理和人口分布进行分层抽样。在每个城镇中,依据先前欧洲城市的大规模研究,挑选出 6 种具有代表性的栖息地,包括城镇中心、公园、铁路、墓地、废弃区域和洪泛区,每个栖息地设置 1 公顷的采样区,在 2021 年春季和 2022 年夏末分别进行实地采样,记录所有维管束植物(维管束植物是具有维管束系统的植物,包括蕨类植物、裸子植物和被子植物)。其次,运用 Pearson 相关性分析量化各栖息地物种丰富度与植物类群(包括外来植物、古植物、新植物、红名单物种和所有物种)总物种丰富度之间的关系。最后,使用广义线性模型(GLM)结合留一法交叉验证构建预测模型,通过计算交叉验证的均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(RRMSE)评估模型预测性能。

研究结果如下:

  1. 植物种类与分布:研究共发现 1054 种维管束植物,外来植物占 33.9%,红名单物种占 7.3%。墓地的物种最为丰富,平均有 121 种,城镇中心最少,仅 87 种。
  2. 相关性分析:考虑所有维管束植物时,洪泛区物种丰富度与总物种丰富度相关性最佳()。外来植物和古植物在各栖息地的物种丰富度与总丰富度显著相关(),新植物方面,公园的丰富度与总丰富度相关性最高(),而在红名单物种中,只有废弃区域的物种丰富度与总物种数显著相关()。
  3. 预测模型评估:当考虑所有物种时,洪泛区对总物种丰富度的预测效果最佳(种,),甚至优于两个栖息地组合的预测效果。对于外来物种,铁路和城镇中心物种数的组合可用于快速估算城镇中外来物种的总丰富度(种,)。公园对新植物总丰富度的预测能力较强,不过其预测误差与城镇中心及城镇中心和铁路组合的预测误差有较大重叠。对于红名单物种,没有栖息地或栖息地组合能有效用于快速估算其总丰富度,预测误差高达 45 - 62%。

研究结论和讨论部分表明,该研究具有重要意义。洪泛区被证实是评估城镇植物丰富度的理想 “代理栖息地”,其异质环境为众多本土和外来植物提供了适宜的生存空间,且受人类干扰相对较小,物种组成具有多样性。铁路和城镇中心的组合则可用于快速了解城镇中外来植物的总丰富度,因为铁路在历史上是外来物种引入和传播的重要途径,而城镇中心种植的观赏植物也多为外来物种。公园可作为新植物多样性的一个参考指标。然而,研究也存在一定局限性,比如未涵盖所有城市栖息地类型。但总体而言,该研究为城市生物多样性监测提供了新的思路和方法,有助于解决城市长期生物多样性监测的难题,为城市生态环境管理和保护提供了科学依据,推动了城市生态系统植物多样性研究的发展。
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