《Urban Ecosystems》：Landscape, habitat, and environmental predictors differentially influence the richness, abundance, and diversity of butterfly families in tropical urban forest fragments
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本研究针对城市化导致栖息地破碎化、影响昆虫多样性的问题，在巴拿马城沿城市化梯度选取四个热带城市森林片段，通过跨干湿季的蝴蝶群落调查，结合景观、生境和环境因子分析。研究发现蝴蝶多样性（基于Hill numbers）在片段间差异显著，而丰富度无显著变化；物种组成存在明显的季节性更替。城市化覆盖率、斑块面积和植物丰富度对蝴蝶总丰富度、总个体数以及蛱蝶科、粉蝶科个体数有正向影响，而采样日期和温度则产生负向影响。香农多样性受城市化和植物丰富度负向影响，辛普森指数则呈相反趋势。该研究强调了保护剩余热带城市森林片段、增强连通性对维持蝴蝶群落的重要性。
想象一下，到2050年，全球近七成人口将居住在城市。城市的扩张吞噬了自然景观，留下一个个孤岛般的森林片段，镶嵌在钢筋混凝土的“矩阵”中。对于依赖特定生境生存的昆虫而言，这无疑是一场生存挑战。蝴蝶，作为对环境变化高度敏感的生态指示剂，其群落的兴衰直接反映了城市生态系统的健康状况。在巴拿马城，沿着巴拿马运河分布着一些大小不一、受城市化影响程度不同的热带城市森林片段。这些绿色孤岛能否成为蝴蝶等生物的“诺亚方舟”？城市化进程中的景观格局、生境特征和环境因素又如何塑造着蝴蝶王国的面貌？为了解答这些问题，由Lany Valdés-Rodriguez领衔的研究团队开展了一项细致的研究，成果发表在《Urban Ecosystems》上。
研究人员在巴拿马城沿城市化梯度选取了四个热带城市森林片段：大都会自然公园（PNM）、科罗萨尔（Corozal）、阿尔布鲁克（Albrook）和巴拿马大学主校区（UP）。这些片段在面积、城市化覆盖率、植物丰富度等方面存在差异，构成了理想的研究梯度。研究团队在2016年3月至2017年1月期间，跨越干湿两季，采用昆虫网徒手采集和诱饵陷阱法对蝴蝶群落进行了系统调查。同时，他们记录了每个片段的环境参数（温度、降水），并通过地理信息系统（GIS）获取了景观数据（如城市化覆盖率、斑块面积），并对植物进行了清查。研究共记录了2192只蝴蝶个体，分属6科16亚科105属142种。其中，蛱蝶科（Nymphalidae）在物种数（37%）和个体数（72%）上均占主导地位。研究运用基于Hill numbers的iNEXT包进行Alpha多样性分析，利用betapart包进行Beta多样性（群落结构）分析，并采用广义线性模型（GLM）来探究蝴蝶多样性指标与各类预测因子之间的关系。
群落多样性在样点间的变化
Alpha多样性分析显示，四个研究样点的蝴蝶物种丰富度（q=0）无显著差异。然而，香农多样性（q=1，反映常见物种的有效数量）和辛普森多样性（q=2，更侧重优势种）则在样点间存在显著差异。PNM和科罗萨尔表现出更高的香农和辛普森多样性，而阿尔布鲁克和UP的多样性较低，表明其后两个样点的群落可能由少数优势种主导。Beta多样性分析进一步揭示，样点间蝴蝶物种组成的差异主要源于物种更替（βSIM= 0.503），而非物种的嵌套性（βSNE= 0.076），总索伦森相异性（βSOR）为0.579。
群落多样性在季节间的变化
季节对比表明，雨季的物种丰富度显著高于旱季。然而，香农和辛普森多样性却在旱季更高，说明雨季虽然物种更多，但旱季的物种相对多度分布更为均匀。季节间的Beta多样性（βSOR= 0.379）由物种更替（βSIM= 0.238）和嵌套性（βSNE= 0.141）共同驱动，表明季节性变化是物种替换和丰富度差异共同作用的结果。
蝴蝶科级类群与预测因子的关联
广义线性模型（GLM）分析结果揭示了不同预测因子对蝴蝶群落各指标的不同影响：
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总体丰富度和多度：蝴蝶总丰富度受温度负向影响，受植物丰富度正向影响。总个体数则受采样日期和温度负向影响，而受城市化覆盖率、斑块面积和植物丰富度正向影响。
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科级类群响应：蛱蝶科（Nymphalidae）和粉蝶科（Pieridae）的个体数对城市化覆盖率、斑块面积和植物丰富度表现出显著的正响应，同时对采样日期和温度表现出显著的负响应。凤蝶科（Papilionidae）个体数受温度和降水负向影响，受植物丰富度正向影响。灰蝶科（Lycaenidae）、弄蝶科（Hesperiidae）和蜆蝶科（Riodinidae）则未受大多数预测因子的显著影响。
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多样性指数：香农-维纳指数（Shannon-Wiener index）受城市化和植物丰富度负向影响，而辛普森指数（Simpson index）则对这两个因子表现出正向响应。斑块面积对香农多样性有正向影响，对辛普森指数有负向影响。
该研究得出结论，巴拿马城热带森林的城市化碎片化导致了不同城市森林片段中蝴蝶群落的差异。研究所用的丰富度、多度和多样性指标对环境、景观和生境预测因子的响应各不相同。城市化覆盖率、斑块大小或植物丰富度对蛱蝶科、粉蝶科和凤蝶科等类群有积极影响，而总个体数和辛普森多样性指数支持了更具泛化性和数量丰富的蝴蝶占据城市化程度更高的森林片段这一观点。相反，特化蝴蝶物种在城市化程度更高的区域出现频率较低或缺失，这通过香农-维纳多样性指数得以体现。此外，温度对优势科和香农-维纳多样性产生了负面影响，突显了巴拿马蝴蝶群落对热量的敏感性。考虑到特化蝴蝶物种的缺失以及泛化物种在更城市化森林片段（如粉蝶科或蛱蝶科）中的优势，研究结果可作为城市森林质量的生态指标。保护热带蝴蝶群落将依赖于保护剩余的热带城市森林片段，并采取措施改善绿色空间之间的连通性，例如丰富较小的绿地面积和恢复退化的栖息地。
