《NeoBiota》：?Geographical patterns in the distribution of naturalized plants in Central America
编辑推荐：
本研究针对中美洲地区归化植物分布格局及驱动因素不清的问题，通过分析超42,000条GBIF记录和751种归化植物，揭示了人口密度是归化物种出现和丰富度的最强预测因子，年均温与生物多样性完整性呈负相关，保护区内物种-记录比更高。该研究为这一全球生物多样性热点区域的入侵物种管理和保护规划提供了关键见解。
在全球变化背景下，非本地植物物种的数量持续增加，当其建立自我维持的种群（即归化）并变得具有入侵性时，会对生物多样性、生态系统完整性以及保护工作产生严重影响。理解归化物种的分布格局及其驱动因素，对于制定有效的管理策略以保护生物多样性和促进生态恢复力至关重要。然而，尽管全球研究已推进了入侵生态学的发展，但在拥有异常丰富本地生物群的地区，如中美洲，这些模式和关系的研究仍存在显著空白。中美洲作为生物多样性热点区域，拥有约20,000种植物和23%的特有率，但同时也面临着生态和社会经济的双重脆弱性，包括殖民历史、政治不稳定、贫困、领土利用不当以及快速无规划的城市化等压力。这些压力，加之科学研究投入有限，导致了薄弱的环境政策和法规，尤其是在非本地入侵物种和归化物种的管理方面，相关研究远少于其他地区。
为了填补这一关键知识空白，一项发表在《NeoBiota》上的研究对中美洲七国的归化植物分布格局进行了深入分析。研究人员利用全球生物多样性信息机构（GBIF）的超过42,000条记录，分析了751种归化植物的空间分布，并评估了环境变量（如年均温、年降水量）、人口密度、保护区和生命带对其出现和物种丰富度的影响。
为了开展这项研究，研究人员主要依赖于几个关键技术方法。首先，他们基于FINCA项目（中美洲引入和归化植物区系）先前编制的非本地植物物种清单，从GBIF和地方标本馆（如CR, USJ）收集了归化植物的出现记录，并进行了严格的数据清洗以消除地理坐标错误和重复记录。其次，研究采用了网格化分析方法，将环境变量（如来自WorldClim的年均温和年降水量数据、来自WorldPop的人口密度数据、以及生物多样性完整性指数数据）重采样至统一分辨率（5分钟），并构建了归化植物出现记录和物种丰富度的栅格数据集。统计建模方面，研究人员使用了混合效应回归模型（通过R语言的spaMM包实现），以解释空间自相关（将经纬度作为随机效应）和国家作为固定效应的影响，从而评估各预测变量对归化植物出现和丰富度的作用。此外，研究还利用生命带地图，通过随机化检验比较了归化植物在不同生命带中出现的观测值与期望值，并采用卡方检验和基于Hill数的稀薄化分析（iNEXT包）来比较保护区内外的物种出现情况和群落结构。
结果
研究地点
研究区域涵盖中美洲全部七个国家，总面积约525,300 km2。该地区地理复杂多样，海拔从海平面至4,220米，年均温约24°C，年降水量变化巨大。作为连接南北美洲的生物走廊，其生物多样性极其丰富，但也面临严重的环境挑战，如森林砍伐、气候变化和高人口贫困率。
数据收集与分析
研究共编译了42,658条归化植物出现记录，涉及751个物种。记录在国家间分布不均，哥斯达黎加记录数最多。分析采用了国家层面相关性分析和网格层面的回归分析。
结果
分析表明，人口密度是归化物种出现记录数和丰富度的最强预测因子，呈正相关。而年均温（MAT）和生物多样性完整性指数则与出现记录数和丰富度呈负相关。年降水量（AP）的影响不显著。在生命带分析中，热带雨林等湿润生命带中观测到归化物种的网格数量高于随机预期，而热带湿润森林和热带干旱森林则低于预期。保护区内外的比较显示，虽然保护区内的总出现记录和物种数较少，但其物种数与记录数的比值更高，表明单位观察努力下发现的物种更多。稀薄化分析显示，保护区外稀有物种更丰富。
讨论
研究结果清晰地揭示了中美洲归化植物分布的空间格局。人口密度作为最强预测因子，印证了全球关于传播压力、人为干扰和引入在促进归化中的作用。尽管标本馆和公民科学数据存在偏向城市和易达地区的采样偏差，但模型在控制采样努力和国家效应后，人口密度的影响依然显著，凸显了其与入侵模式的稳健关联。生物多样性完整性指数与物种丰富度的负相关支持了退化环境更易受入侵的观点。年均温的负效应与全球部分模式一致，但可能与区域生物地理条件（如水分可利用性）和历史引入模式（西班牙殖民时期村庄多建于中海拔温和地区）有关。保护区内更高的物种-记录比表明，尽管保护区具有更高的生物抗力、更低的传播压力和人为干扰，它们仍然容易受到生物入侵的影响，其脆弱性可能受保护级别、道路存在、管理有效性等因素影响。
结论
本研究强调了人口密度对中美洲归化物种出现和传播的强烈影响。管理策略需将保护融入城市规划，重点关注绿色空间、早期检测系统以及提高公众对入侵物种风险的认识。年均温与归化植物的关联强调了在入侵风险评估中考虑气候适宜性的重要性，中海拔地区可能是归化植物的热点区域，应优先进行监测和管理。研究还强调了在受干扰的非保护地区进行早期检测的重要性，这些地区可能是入侵物种的进入点。公民科学在早期检测中可发挥重要作用。同时，保护区，特别是城市附近的保护区，在保护原生生物多样性和提供生态系统服务方面扮演着关键角色。保护策略应包括加强这些区域的保护和主动管理。未来需要解决标本馆记录的采样偏差，增加数据不足区域的收集，并通过强有力的教育赋能当地社区和决策者，采用结合研究、规划、政策和教育的多学科综合方法来管理归化植物物种，守护中美洲丰富而独特的生物多样性。
