城市入侵植物分布格局：基于意大利三大城市城市化梯度与城市要素的响应研究

《Urban Ecosystems》：Invasive alien plants and the city: distribution patterns in response to urban elements and urbanization in three of the largest cities in Italy

为解决城市生态系统中外来入侵植物(IAPs)的扩散机制及管理难题，研究人员在米兰、罗马和都灵三大城市开展了系统调查。研究揭示了臭椿(Ailanthus altissima)等核心入侵物种的分布规律，发现城市绿地(Green areas)和基础设施(Infrastructures)是生物可接受性(Bioreceptivity)最高的生境，且物种分布随城市化梯度呈现显著差异。该研究为制定针对不同城市化水平及精细土地利用的入侵物种管理策略提供了关键科学依据。

　　

城市，作为人类活动最密集的区域，正成为外来入侵植物(IAPs)的“热点”和“源库”。这些不速之客不仅威胁着城市中残存的自然栖息地，还通过加剧火灾风险、破坏基础设施、引发过敏反应等方式，对城市生态系统服务、居民健康及经济活动产生深远影响。因此，理解入侵植物如何在城市景观中扩散，以及哪些人为驱动因素助长了它们的定殖，已成为城市生态学与入侵生物学领域亟待解决的关键问题。

为了回答这些问题，研究人员将目光投向了意大利三大代表性城市——米兰、罗马和都灵。这些城市分属大陆性气候和地中海气候，是南欧高度城市化区域的缩影。研究团队选取了26种在欧洲具有高度入侵性的植物作为目标物种，采用分层抽样设计，沿着城市化梯度（从高度硬化的市中心到郊区）进行了大规模野外调查。他们不仅记录了物种的出现，还详细分析了其与不同城市要素（如建筑、绿地、基础设施等）的关联，旨在揭示城市环境如何作为“过滤器”塑造入侵植物的分布格局。

关键研究方法概览

研究团队在米兰、罗马和都灵三个城市，基于500米×500米的网格进行分层抽样，覆盖了从高覆盖低破碎化(HL)到低覆盖高破碎化(LH)四种城市化梯度。通过野外调查，记录了26种目标入侵植物的地理坐标、栽培状态、所在城市要素及占据面积。数据分析主要采用网络分析(Network analysis)和多元方差分析(PERMANOVA)等方法，评估了物种在城市化梯度和不同城市要素中的分布模式、共现关系及群落组成差异。

研究结果

1. 核心入侵物种的确定

在总计近2万条记录中，研究揭示了在城市中分布最广、出现频率最高的核心入侵植物。其中，臭椿(Ailanthus altissima)、爬山虎复合群(Parthenocissus agg.)、美洲商陆(Phytolacca americana)、刺槐(Robinia pseudoacacia)和石茅高粱(Sorghum halepense)是自生状态下最普遍的物种。值得注意的是，榆树(Ulmus pumila)在米兰和都灵表现出广泛的分布，而女贞(Ligustrum lucidum)在罗马则显示出明显的扩张趋势。

2. 城市要素作为入侵植物的选择性过滤器

研究清晰地表明，不同城市要素对入侵植物的“可渗透性”存在显著差异。城市绿地和基础设施是物种丰富度和出现频率最高的生境，而建筑和服务区则是最不易被入侵的要素。具体而言，臭椿和石茅高粱在基础设施（如道路、铁路）中占据核心地位；刺槐和臭椿在自然环境中（如林地）表现突出；而在服务区，女贞和臭椿则成为优势种。建筑表面虽然整体不易定殖，但榆树和美洲商陆却表现出较强的适应能力，能够利用墙体裂缝等微生境。

3. 城市化梯度对物种分布的影响

分析发现，城市化梯度（从市中心到郊区）对物种的分布模式产生了深刻影响，而非简单地影响物种丰富度。臭椿和榆树等物种在高度城市化的市中心区域表现出更高的中心性，显示出对高强度干扰和城市热岛效应的适应。相反，刺槐、石茅高粱以及豚草(Ambrosia artemisiifolia)等物种则更倾向于分布在城市化程度较低的郊区。这种分布格局反映了物种对光照、水分、竞争压力等环境因子的不同适应策略。

研究结论与讨论

本研究通过系统比较意大利三大城市的入侵植物分布，揭示了城市环境作为复杂生态过滤器的作用。研究不仅确认了臭椿、刺槐等核心入侵物种在城市生态系统中的主导地位，还首次在区域尺度上量化了不同城市要素的生物可接受性。研究结果表明，城市绿地和线性基础设施是入侵植物定殖和扩散的关键“热点”，而建筑等硬质表面则构成了物理屏障。

更重要的是，研究揭示了物种对城市化梯度的差异化响应。臭椿等物种在高度城市化的市中心表现出更强的适应性，而刺槐等物种则更倾向于在郊区扩张。这种格局的形成，既源于物种自身的生物学特性（如对高温、干旱的耐受性），也受到人为管理强度、历史种植模式以及栖息地可用性的共同驱动。

该研究的发现具有重要的管理启示。它强调，针对城市入侵植物的防控策略不能“一刀切”，而应基于精细尺度的土地利用和城市化水平进行定制。例如，在市中心应重点监测和清除臭椿、榆树等物种，而在郊区则需警惕刺槐、石茅高粱的扩张。此外，研究还指出，对于女贞等新兴扩张物种，以及榆树等分类地位尚不明确的物种，亟需开展更深入的分类学和生态学研究，以评估其潜在的入侵风险。