《Urban Ecosystems》：Neotropical puzzles: Assessing the role of spatial arrangement and human induced disturbances on the avian diversity of greenspace patches
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鉴于城市化的快速扩张，迫切需要理解生物多样性下降的驱动因素，尤其是在新热带城市等高度多样化的生态系统中。具体而言，尽管生态因素对生物多样性的影响已有充分文献记载，但关于特定城市设计特征（如绿地斑块的空间布局）和人为干扰来源如何促成这些格局的实证证据仍然有限。本
鉴于城市化的快速扩张，迫切需要理解生物多样性下降的驱动因素，尤其是在新热带城市等高度多样化的生态系统中。具体而言，尽管生态因素对生物多样性的影响已有充分文献记载，但关于特定城市设计特征（如绿地斑块的空间布局）和人为干扰来源如何促成这些格局的实证证据仍然有限。本研究通过哥伦比亚安第斯山脉五座城市的点计数法，评估了城市生态系统内植被区域（如草坪、花园或林地，即绿地斑块）的空间布局——相对于其与树木和灌木等植被要素及城市基础设施的距离——以及行人密度和宠物密度等人为干扰，与鸟类物种丰富度、多度、功能多样性（functional diversity）和进化独特性（evolutionary distinctiveness）之间的关联。距植被较近的绿地斑块支持更高的鸟类物种丰富度、多度和功能多样性。有趣的是，进化独特性与所考虑的生态变量均无关联。总体而言，研究结果强调了：（1）保护邻近周围植被的绿地斑块以维持城市生态系统内生物多样性的重要性；（2）在评估生态动态时纳入分类学、系统发育和功能维度的重要性，因为生态变化可能反映在某些多样性指标中而非其他指标中。因此，本研究通过识别支持多样化鸟类群落的关键景观特征，为理解城市生物多样性格局做出贡献，为快速扩张的热带城市中基于生物多样性的城市规划提供见解。
论文解读
一、研究背景与问题
城市化通过破碎化景观并引入新的干扰源（如高人口密度和家养动物等潜在捕食者），对野生动物及其保护构成主要威胁之一。尽管城市化对生物多样性的影响已有广泛研究，但多数研究集中于温带生态系统，对热带安第斯山脉等快速城市化地区的理解仍然有限。已有研究证实，栖息地质量相关的环境因素（如初级生产力、植被多样性、水体存在）以及人为因素（如噪声、光污染）可影响鸟类多样性，但关于绿地斑块空间布局（即斑块与植被要素和城市基础设施的邻近程度）如何影响生物多样性的实证证据仍然不足。此外，以往研究多聚焦于单一城市（局部尺度），忽视了跨城市（区域尺度）格局的验证，也鲜有研究同时评估斑块距植被覆盖和城市基础设施距离的影响。同时，城市化可在多个维度影响生物多样性，包括物种丰富度、多度、群落内生态性状多样性（功能多样性）以及进化独特性物种的存在，但现有城市生物多样性研究往往仅单独评估某一维度。因此，本研究旨在区域尺度上，同时评估绿地斑块空间布局与人为干扰水平对鸟类物种丰富度、相对多度、功能多样性和进化独特性四个维度的影响。
二、研究内容与主要结论
研究人员于2025年1月至3月（旱季）在哥伦比亚安第斯山脉的五座城市（波哥大、通哈、麦德林、伊瓦格和内瓦）开展研究，涵盖高海拔和低海拔城市生态系统，以评估鸟类多样性格局是否在区域梯度上保持一致。每座城市选取自然城市保护区、公园和住宅区三类城市景观要素，每类各两个样点，共30个研究样点。在每个样点选取三棵参照树，建立三个20×50米的绿地斑块，分别代表“灰边”（距城市基础设施5米内、距植被5米以上）、“核心”（距植被5米内、距城市基础设施5米以上）和“绿边”（同时距两者5米内）三种空间配置，共90个绿地斑块。研究人员通过点计数法记录斑块内鸟类物种，并同步记录行人密度和宠物密度。
研究得出以下主要结论：距植被较近的绿地斑块支持更高的鸟类物种丰富度、相对多度和功能多样性，且这一关联在三个多样性指标上表现一致，反映了植被在提供食物资源、筑巢地点和躲避捕食者庇护所方面的基础性作用。进化独特性与任何评估的生态变量均无显著关联，表明生态过滤可能发生在性状层面而非系统发育层面。行人密度和宠物密度与鸟类多样性各维度均无显著关联，可能由于城市鸟类对常见干扰的适应性习惯化以及斑块间干扰水平差异较小所致。
三、关键技术方法
本研究采用的主要技术方法包括：基于假设驱动的空间采样设计，通过激光测距仪测量参照树至最近植被覆盖和城市基础设施的距离，以量化斑块空间布局特征；点计数法（10分钟、鸟类活动高峰期07:00–12:00、每斑块两次重复调查、间隔至少三天、随机化顺序）记录鸟类物种及同步记录行人密度和宠物密度；使用QGIS中的Zonal Statistics工具基于2024年全球人造不透水面（GAIA）栅格计算不透水面百分比作为城市化水平代理指标；利用birdtree.org生成的Ericson骨架系统发育树，通过“picante”包v1.8.2中的evol.distinct函数计算进化独特性（ED）；基于AVONET数据集提供的主要生活方式（广适性或专一性）和营养级（食虫、食腐、食肉、食蜜或杂食）两个功能性状，使用“SYNCSA”包中的rao.diversity函数计算Rao's Q熵指数作为功能多样性指标；采用模板构建器（TMB）的广义线性混合模型（GLMM），使用“glmmTMB”包v1.1.11拟合四个多样性指标，物种丰富度采用泊松分布，相对多度、相对进化独特性和功能多样性采用贝塔分布，并设置样点嵌套于样点类别、样点类别嵌套于城市的嵌套随机效应；使用“performance”包v0.13.0检查模型多重共线性、异常值、异方差性和收敛性；使用“spdep”包v1.4-2对每座城市分别进行Global Moran's I检验以评估残差空间自相关。所有多样性指标均使用R v4.4.3计算。
四、研究结果
更近的植被提高了斑块物种丰富度、相对多度和功能多样性
距植被距离与鸟类物种丰富度、相对多度和功能多样性呈负相关，即距植被较近的绿地斑块倾向于支持更高的物种丰富度、相对多度和功能多样性。虽然城市基础设施与物种丰富度和多度呈正相关、宠物密度与物种丰富度、多度和功能多样性呈正相关，但这些关系均未达到统计显著水平。同样，距城市基础设施距离与功能多样性之间、行人密度与物种丰富度、多度和功能多样性之间的负相关也均不显著。Moran's I检验表明各模型中均无残差空间自相关，说明模型结构充分考虑了数据中的空间依赖性。物种丰富度模型的边际R2为0.074、条件R2为0.674；相对多度模型边际R2为0.138、条件R2为0.001；功能多样性模型边际R2为0.035、条件R2为0.484。
进化独特性与任何生态因素均无关联
虽然绿地斑块的进化独特性倾向于随更近的城市基础设施和植被、更高的行人密度和更低的宠物密度而增加，但这些趋势均未达到统计显著水平。因此，所评估的生态因素均与绿地斑块的进化独特性无关联。进化独特性模型的边际R2为0.095、条件R2为0.001。
五、讨论与结论总结
讨论部分指出，距植被较近的绿地斑块支持更高的物种丰富度、多度和功能多样性，支持了连续绿色区域为鸟类提供更好栖息地质量的观点。与以往报道城市化增加鸟类多度和功能多样性的研究存在差异，可能归因于斑块大小的差异。行人密度和宠物密度与鸟类多样性无关联，可能由于鸟类对干扰的习惯化以及斑块间干扰水平变异较小，且宠物密度指标主要由牵绳犬构成而非自由活动的猫或犬。进化独特性不受生态因素影响，可能因为所有样点均位于城市大都市区内，环境过滤已发生，导致斑块间进化独特性变异减少；也可能与空间尺度和生物地理背景差异有关。功能多样性受距植被距离影响而进化独特性不受影响，表明过滤过程可能发生在性状层面而非系统发育层面。物种丰富度和功能多样性格局主要由生态驱动因素与区域和局部城市化的综合影响塑造，而物种多度格局主要由生态驱动因素本身驱动，表明不同多样性指标对局部环境条件和区域过程的响应存在差异。
研究结论翻译如下：总体而言，本研究评估了新热带地区绿地斑块中城市特征空间布局和人为干扰对鸟类生物多样性的影响。距植被较近的绿地斑块倾向于支持更高的鸟类物种丰富度、多度和功能多样性，突显了植被邻近性对维持鸟类多样性多个方面的重要性。相比之下，进化独特性与任何生态因素均无关联，表明生态过滤可能发生在功能尺度而非系统发育尺度。最后，生物多样性指标对生态驱动因素和区域梯度的响应不同，物种丰富度和功能多样性的变异主要与两者相关，而物种多度主要由生态驱动因素驱动，表明生物多样性指标可对局部环境条件和区域过程做出不同响应。因此，这些发现强调了在生物多样性评估中考虑功能和进化维度的重要性，以及安第斯城市在规划中优先保护大型绿地以维持生物多样性的必要性，从实践角度看，可通过保护城市生态系统中剩余的大型城市绿地免受破碎化来实现。
