整合社会-生态-进化-表型(SEEP)框架:解析城市化进程中动物表型响应与人类社会的互作机制

【字体: 时间:2025年10月05日 来源:Biological Reviews 11.7

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  本综述创新性地提出社会-生态-进化-表型(SEEP)整合框架,通过聚焦动物表型响应特征(response traits)和效应特征(effect traits),系统阐释城市化进程中气候变暖等多重压力下野生动物表型可塑性、适应性进化与人类社会的反馈机制,为理解城市生物多样性维持和人类-野生动物互作提供了全新范式。

  
I. 引言
城市化作为人类主导的全球性环境变革过程,通过改变局部气候、生境结构和资源分布等多重因素,对野生动物产生深远影响。传统研究多关注社会-生态或进化-生态两两相互作用,而本研究首次整合社会(Social)、生态(Ecological)、进化(Evolutionary)和表型(Phenotypic)四个维度,构建SEEP框架,强调通过表型响应特征(如热耐受性、脱水抗性、移动能力)和效应特征(如传粉服务、疾病传播风险)来解析城市生态系统的复杂动态。
II. SEEP范例:城市气候改变
(1) 概述
城市热岛效应(Urban Heat Island, UHI)导致城区温度较周边郊区升高7-8°C,同时人类活动通过硬化地表、灌溉绿化、建筑排热等技术系统进一步改变局部微气候。这些变化对动物产生双重筛选压力:高温和脱水风险。研究表明,地表硬化率高的区域土壤水分降低,而干旱区城市因灌溉反而增加土壤湿度,导致不同气候带城市环境条件趋同。
(2) 社会系统与城市气候
城市气候格局受到历史遗留问题(如红线政策)、社会分层、社区规范等多尺度社会因素驱动。低收入和少数族裔社区通常绿地覆盖率更低,热暴露风险更高,而环保举措可能引发生态绅士化(eco-gentrification)问题。从单体住宅的景观选择到城市尺度的分区法规,人类决策通过植被配置、水资源管理等方式直接塑造动物生存的微环境。
(3) 气候驱动的物种与特征组合
城市热环境对区域物种库形成生态筛选:例如热耐受性较低的蜜蜂类群在高温城区消失(Hamblin et al., 2017),而某些物种如蚧壳虫(Coccoidea)反而因变暖提升繁殖力(Meineke et al., 2013)。表型响应体现多层次适应策略:
  • 生理可塑性:城市斑胸草雀(Taeniopygia guttata)通过调整热中性区耐受热浪(Cooper et al., 2020)
  • 行为调节:玫瑰脸爱情鸟(Agapornis roseicollis)利用空调排气口降温(Mills & McGraw, 2021)
  • 快速进化:城市曲颊蚁(Temnothorax curvispinosus)种群进化出更高热耐受性(Diamond et al., 2017)
    体型大小变化趋势复杂:尽管伯格曼法则(Bergmann’s rule)预测变暖导致体型变小,但城市食物补充可能促使哺乳动物体型增大(Hantak et al., 2021)。脱水抗性成为关键限制因子,蜂蜜蜜蜂(Apis mellifera)在城区更接近脱水极限(Burdine & McCluney, 2019a),而节肢动物通过调整脂类代谢维持水分平衡(Becker & McCluney, 2021)。
(4) 人类-野生动物互作与气候反馈
气候压力促使野生动物改变行为模式:干旱迫使伯德貘(Tapirus bairdii)和非洲象(Loxodonta africana)进入人类居住区觅食(Pérez-Flores et al., 2021; Mariki et al., 2015)。城市郊狼(Canis latrans)案例典型体现SEEP动态:干旱增加宠物捕食行为→引发居民恐惧→社交媒体推动政策调整(如郊狼管理计划)→ lethal removal成为选择压力→反作用于郊狼种群行为进化(Schell et al., 2021)。同时,节水政策推动耐旱景观(xeric landscaping)普及,间接促进本地鸟类多样性(Lerman & Warren, 2011)。
III. SEEP方法实施
研究实施分为六个步骤:1) 量化环境变量;2) 测量表型响应特征;3) 解析特征对物种分布的解释力;4) 识别人类相关效应特征;5) 评估人类对生态服务的反应;6) 追踪时空动态。需跨学科团队合作,结合共同花园实验、基因组学等手段区分可塑性与进化适应。
IV. 未来方向
SEEP框架可扩展至其他城市压力因子:人工光照、噪音污染、毒素暴露、生境连通性等(表3)。关键研究方向包括:1) 多环境因子与多过程(可塑性/适应)的整合效应;2) 人类-野生动物互作的社会驱动机制;3) 景观管理决策的反馈回路。需加强全球比较研究,关注不同文化背景下的社会-生态动态。
V. 结论
  1. 1.
    SEEP框架通过表型特征整合社会-生态-进化过程;
  2. 2.
    城市气候筛选塑造动物表型响应格局;
  3. 3.
    效应特征直接关联生态系统服务与人类福祉;
  4. 4.
    提供可操作的研究实施方案;
  5. 5.
    为城市生物多样性管理和人兽冲突解决提供理论支撑。
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