声学生物调查揭示外来绿蛙在城市梯度中的分布格局及其入侵机制

《Biological Invasions》：Bioacoustics survey revealed the occurrence of alien green frogs across an urban gradient

本研究针对外来两栖动物Pelophylax ridibundus对城市湿地生态系统的入侵问题，通过声学监测技术系统评估了其在佛罗伦萨大都会区的分布特征。研究发现该物种在47%的湿地有分布，其生存概率与水生植被覆盖度和人类居住区邻近度呈正相关，表明其能有效利用城市环境。该研究为入侵两栖动物的监测提供了成本效益高的技术方案，对保护城市湿地生物多样性具有重要实践意义。

　　

在城市化快速发展的当代，湿地生态系统正面临着外来物种入侵的双重压力。作为地中海地区最受关注的外来两栖动物之一，Pelophylax ridibundus（湖蛙）因其高度的生态可塑性、竞争行为和遗传污染风险，对本地生物多样性构成严重威胁。特别是在意大利中部地区，该物种自20世纪40年代从蛙类养殖场逃逸后，已逐步扩散至全国多个区域。然而，由于绿蛙属物种间形态相似性高且存在杂交生殖系统，传统调查方法难以准确识别外来种群，导致其分布范围与生态影响长期未被充分认知。

为解决这一难题，由Emiliano Mori、Andrea Viviano等研究人员组成的团队在《Biological Invasions》发表了最新研究成果。该研究创新性地采用声学调查方法，系统评估了P. ridibundus在佛罗伦萨大都会区城市梯度下的分布格局与栖息地关联性。研究团队于2021-2022年繁殖季节期间，对阿尔诺河流域的47个湿地站点进行了月度监测，通过记录夜间自发蛙鸣声，运用单季节 occupancy 模型（occupancy models）分析了物种分布与环境因子的关系。

关键技术方法包括：在29个湿地区域设立47个监听点，每月进行夜间声学监测；运用R软件的unmarked包进行 occupancy 模型分析；考察湿地位置、人类居住区覆盖率、湿地面积、水生植被覆盖比例和共栖无尾类物种数等环境因子对物种分布的影响；通过模型选择确定最佳预测变量，并计算确认物种不存在所需的最少调查次数。

研究结果揭示了多个重要发现：

分布特征方面

通过472次夜间监测记录显示，P. ridibundus在47%的调查点被检测到。模型估算的占有率（ψ=0.48）与实测值高度吻合，仅存在约1%的假阴性误差，证实了声学监测方法的可靠性。

栖息地选择机制

最佳模型表明，人类居住区覆盖率（β=-0.29±0.08）和水生植被覆盖比例（β=0.18±0.07）是影响物种分布的关键因子。这种双重偏好策略反映了P. ridibundus既能适应人为干扰环境，又依赖水生植被提供的生态功能。特别值得注意的是，入侵植物Alternanthera philoxeroides（空心莲子草）形成的密集植被为外来绿蛙提供了理想栖息条件。

监测方案优化

研究计算出该物种的检测概率达0.66，并确定连续4次夜间调查即可可靠确认物种存在。这一发现为未来监测项目的设计提供了重要参数依据，有效避免了因调查次数不足导致的假阴性结论。

讨论部分深入分析了研究发现的理论与实践意义。研究人员指出，P. ridibundus对城市湿地的成功殖民可能通过资源竞争、捕食压力和杂交事件对本地两栖动物群落产生多重负面影响。特别是在佛罗伦萨这样的历史名城，湿地生态系统本就面临城市化压力，外来物种的入侵可能加速生物多样性丧失。

该研究的创新性在于将声学监测与 occupancy 模型相结合，为入侵两栖动物的分布评估提供了经济高效的技术路径。然而，作者也坦承研究的局限性：杂交个体可能产生介于亲本物种之间的鸣叫声特征，可能导致对外来基因型分布范围的低估。因此，未来研究需要将声学数据与遗传分析相结合，才能更精确地评估杂交事件的发生频率与空间格局。

这项研究不仅更新了佛罗伦萨地区外来绿蛙的分布数据库，更重要的是建立了适用于城市环境的入侵两栖动物监测标准。研究结果强调，针对具有高入侵潜力的外来物种，应建立早期预警系统，重点关注具有密集水生植被的城市湿地。同时，需要加强公众教育防止人为引种，并通过栖息地管理提升本地物种的竞争能力。这些措施对维护城市湿地生态系统的完整性，实现可持续的城市生物多样性保护具有重要指导价值。