首尔城市公园大型蛾类群落均质化趋势（2016-2023）：城市化驱动下的生物多样性演变与生态警示

为解决城市化进程中生物多样性丧失问题，研究人员在首尔南山公园开展长达8年的大型蛾类（macromoth）群落监测，发现尽管物种丰富度无显著下降，但不同森林类型间群落呈现均质化（homogenization）趋势，表明城市公园隔离效应限制了物种扩散，该研究为城市 remnant 生态系统的保护提供了关键生态指标。

　　

在全球城市化快速发展的背景下，城市扩张导致自然景观高度片段化，形成高密度建成区与低密度乡村自然区域交错分布的格局。韩国城市化率已接近90%，而首尔的森林面积在1996至2016年间减少了约57.1%，致使具有高保护价值的自然区域急剧缩减为分散的城市残余斑块，进而引发包括昆虫在内的多种物种衰退或灭绝。这些城市残余生态系统不仅具有较高的贝塔多样性（beta diversity），为许多物种提供避难所，还能提供改善城市环境的生态系统服务，并成为连接自然与城市人群的重要纽带。

首尔作为韩国首都，是目前仍拥有千万人口的超大城市。位于市中心的南山公园（Namsan）是其南北绿色轴线上的关键绿地和生态枢纽。自朝鲜战争（1950-1953）以来，该公园因住宅建设、道路隧道开发、造林树种（如刺槐 Robinia pseudoacacia、杨树 Populus x tomentigladulosa、各种松树如 Pinus densiflora (Pd)、Pinus rigida (Pr) 和 Pinus koraiensis）、空气污染、土壤酸化和病虫害（如橡树萎蔫病）而退化。尽管持续干扰阻碍了自然演替，但南山仍由四种主要树种群落组成：Pd林、Pr林、刺槐（Rp）林和蒙古栎（Quercus mongolica, Qm）林。这些群落均出现退化，Pd林被落叶阔叶树种竞争替代导致植被均质化；Qm林因萎蔫病引发砍伐而减少；Rp林自1990年代以来也因选择性砍伐而衰退。

鳞翅目昆虫（Lepidopterans）是易于识别、分类记录完善的少数类群，作为植食者、传粉者和鸟类哺乳类的猎物，在生态系统中扮演重要角色，常被用作热带和温带生态系统的生态指示类群。尽管南山位于首尔中心，但针对包括蛾类在内的昆虫研究仍很有限，这主要源于公园面积小限制了系统生态研究的机会，以及普遍缺乏对城市绿地详细研究的兴趣。先前记录南山有12科139种鳞翅目昆虫，一项始于2005年的长期生态研究项目曾调查Qm和Pd林的蛾类群落，发现两林型间物种丰富度（species richness）和个体数量（abundance）无差异，但存在明显的月度变化。

本研究旨在监测2016–2023年间不同森林类型大型蛾类群落的多样性、组成和更替（turnover），并考察体型变化，因为城市化对不同体型大小的蛾类影响不均。

本研究采用每月一次的标准化野外调查，在南山三种森林类型（Pd林、Rp林、Qm林）设置固定样地，使用紫外光桶诱 trap 进行采样，采样时间从5月至10月，每晚日落后持续5小时，三个站点同步进行以减少偏差。采集到的大型蛾类标本通过专业 taxonomic 参考文献（如 Kononenko et al. 1998; Kim et al. 2001, 2016; Shin 2001）鉴定到种，生态性状数据（翅展、幼虫食性）来自作者记录和已发表文献（Heo 2012, 2016, 2021; Kim & Kim 2022）。样本采集获首尔市政府许可，由国家生态研究所协调。数据分析包括：使用 Hill numbers（q=0,1,2）计算 alpha 多样性并绘制 rarefaction/extrapolation 曲线；采用线性回归分析物种丰富度和个体数的时间趋势；利用自回归积分滑动平均（ARIMA）模型分析月时间序列数据并预测未来趋势；使用 Mann-Kendall 检验分析体型等级（小: <20 mm, 中: 21–40 mm, 大: >40 mm）比例变化；通过非度量多维标度（NMDS）排序和多元响应置换程序（MRPP）分析群落组成差异；并计算年际平均距离以评估均质化趋势。

Diversity of macromoth assemblages at Namsan

八年监测共记录3,486头个体，283种，隶属11科。结合历史数据，南山共有13科351种，其中 Erebidae（110种）、Noctuidae（91种）、Geometridae（86种）和 Notodontidae（17种）占总种数86.6%。六科（Thyrididae, Lasiocampidae, Limacodidae, Euteliidae, Sphindidae, Bombycidae）物种丰富度下降。71种为既往与当前均记录，68种既往记录种消失，212种为新记录。Qm林物种丰富度和个体数最高（212种, 1,601头），其次为Rp林（162种, 1,118头）和Pd林（146种, 767头）。Pd林独有种比例最高（43.2%）。基于 Hill numbers 的稀薄外推曲线显示，物种丰富度（q=0）在Qm林最高，但 Shannon（q=1）和 Simpson（q=2）多样性指数在林型间无差异。Chao1估计南山总物种数为378.7（338.4–448.2）。

Temporal changes of macromoth assemblages in Namsan

总物种丰富度随时间下降但不显著（线性回归 P>0.05）。Rp和Qm林丰富度无显著下降，Pd林无显著上升。总个体数无显著下降。ARIMA模型显示物种丰富度和个体数数据均为平稳序列，物种丰富度模型包含季节性成分和负系数，表明与观测值存在反向季节关系；个体数模型显示季节性模式并预测未来几年持续上升趋势。小、中、大型蛾类分别占13.8%（39种）、61.8%（175种）和24.4%（69种），其比例八年无显著变化（Mann-Kendall检验 P>0.05）。

Macromoth assemblage pattern in Namsan

NMDS排序（应力值14.82）显示，第一、二轴分别解释31.1%和22.6%方差。MRPP分析表明森林类型是样本聚类显著因素（A=0.04, P=0.002）。283种数据集显示林型间平均距离逐年减小（斜率-0.07, R2=0.65, P=0.016），指示群落均质化趋势；但个体数>5的80种数据集趋势较弱（斜率-0.06, R2=0.38, P=0.10）。各林内特有种比例较高（Pd:17.1%; Rp:11.7%; Qm:20.8%），但年际更替率低（Pd:8.03%; Rp:3.78%; Qm:8.09%），表明空间分异明显而时间变化有限。优势种由二十年前的 Diarsia deparca 和 Xestia c-nigrum 变为当前的 Alcis angulifera（9.04%）和 Naarda maculifera（8.66%）。

本研究通过长期监测揭示了首尔南山公园大型蛾类群落的演变趋势：尽管总物种丰富度未显著下降，但不同森林类型间群落呈现均质化，且个体数预测未来上升。这种格局主要由城市公园的隔离效应所致，限制了物种扩散并导致局地区系分异。植被变化（如Qm林衰退和城市适应树种扩张）是驱动蛾类群落变化的关键，大型蛾类（如Sphingidae）的缺失突显其对外界干扰的敏感性。研究表明，城市残余生态系统的保护至关重要，其不仅维持较高贝塔多样性，还提供重要生态系统服务。未来研究应扩展至更多位点和类群（如鸟类和步甲），以全面理解城市森林变化对多营养级的影响。该成果发表于《Scientific Reports》，为城市化背景下的生物多样性保护提供了科学依据和长期监测范式。