城市树木覆盖与树种地理起源驱动鸟类功能群落的生态服务功能

本研究通过分层距离采样模型揭示瑞士三座城市中树冠覆盖度（0-100%）与树种组成（原生/非原生）对鸟类功能群（INS/OMNI/SEED）的差异化影响，证实原生树种通过支持昆虫资源显著提升食虫鸟丰度（+1.09 SE），为优化城市生物安全（biosecurity）和虫害控制服务（insect control service）提供关键证据。

　　

Abstract

研究团队在瑞士巴塞尔、卢加诺和苏黎世三座城市建立树冠覆盖梯度（0-20%、20-40%、40-60%、60-100%），通过分层距离采样模型（hierarchical distance sampling models）分析144个采样点的鸟类数据。结果显示：食虫鸟（INS）和杂食鸟（OMNI）丰度与树冠覆盖呈显著正相关（p<0.001），其中INS在近郊森林（60-100%覆盖）密度达峰值；而食谷鸟（SEED）偏好低覆盖区域（0-20%）。原生树种丰富度每增加1种，OMNI丰度提升5%（p<0.001），但非原生树种与INS丰度呈负相关（-0.002 SE）。

Introduction

城市树木通过支持昆虫种群（如鳞翅目幼虫）间接调控鸟类生态位。与自然森林不同，城市树木因安全管理限制难以形成枯木微生境（deadwood-related resources），且非原生树种占比高达57.8%（Augustinus et al.数据）。研究假设树冠结构与树种地理起源共同驱动鸟类功能群分化，尤其影响昆虫控制服务（insect control service）效率。

Methods

1. 采样设计：基于欧洲航天局城市地图（Urban Atlas Street Tree Layer 2018）划分四类覆盖区，每条1.2km样带设6个观测点，记录50m距离环内的鸟类（Wilman et al.食性分类）。
2. 关键变量：连续树冠覆盖（m²）、噪声水平（sonBASE数据库）、原生/非原生树种丰富度（基于城市树木清单）。
3. 模型构建：采用半正态分布（half-normal distribution）计算检测概率，控制调查日期和日出时间变量，通过AIC权重筛选最优模型。

Results

1. 功能群响应：INS密度在40-60%覆盖区比0-20%区高3.2倍，而SEED在低覆盖区占比达63%（主要物种家麻雀Passer domesticus）。
2. 树种效应：原生树种每增加1种，OMNI生物量上升0.05 SE（p<0.001），但非原生树种与INS的交互项呈负效应（-0.005 SE）。
3. 空间分异：NMDS分析（stress=0.002）显示近郊森林形成独立聚类，与INS强相关（PERMANOVA解释79%变异）。

Discussion

1. 生态机制：原生树种通过支持昆虫生物量（如鳞翅目幼虫）提升INS觅食效率，验证了"生物抗性假说"（biotic resistance hypothesis）。
2. 规划启示：当前城市树木管理过度移除衰老个体，建议保留成熟原生树种（如瑞士本土栎属Quercus）以维持垂直结构复杂性。
3. 服务优化：测算显示将非原生树种替换为原生种可使INS丰度提升22%，显著增强虫害控制服务（基于Narango et al.模型）。

研究首次量化树种地理起源对城市鸟类功能群的影响，为《生物多样性公约》（CBD）2024后框架的城市实施提供实证支持。未来需结合遥感（如高光谱成像）追踪树木-昆虫-鸟类的三级营养级联效应。