《Land》：Exploring Urban Bird Diversity in a Chinese City Using Citizen Science Data: A Case Study in Shanghai
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城市鸟类多样性在维持城市生物多样性和生态系统健康方面发挥着重要作用。以往研究多依赖传统野外调查方法探究鸟类多样性，且研究尺度集中于公园、花园等微尺度城市绿地。公民科学数据的出现使得在城市尺度上考察鸟类多样性成为可能。利用公民科学数据，本研究在中国上海开展了城市
城市鸟类多样性在维持城市生物多样性和生态系统健康方面发挥着重要作用。以往研究多依赖传统野外调查方法探究鸟类多样性，且研究尺度集中于公园、花园等微尺度城市绿地。公民科学数据的出现使得在城市尺度上考察鸟类多样性成为可能。利用公民科学数据，本研究在中国上海开展了城市尺度的鸟类多样性研究。基于2024年中国鸟类报告中心（CBRC）记录的约39万条鸟类观测数据，研究分析了物种丰富度、物种多度和报告率丰富度（reporting-rate richness）的空间格局。报告率丰富度估算了特定区域内不同鸟类物种被报告的可能性，有助于缓解公民科学数据中存在的偏差。结果表明，2024年上海共记录到2,436,951只次鸟类个体观测和345种鸟类。就物种丰富度和物种多度的空间格局而言，上海市中心城区观测点密度相对较高，郊区生态空间亦存在集中观测点。水域和绿地附近的物种丰富度与物种多度较高。报告率丰富度的高值并非集中于少数特定区域，而是呈现更为连续和广泛的空间分布。通过将常规生物多样性指标与考虑观测偏差的报告率指标相结合，本研究将基于公民科学的城市鸟类研究从局部尺度观测拓展至连续的城市尺度评估。研究结果为实施《上海市生物多样性保护战略与行动计划（2024—2035）》提供了空间证据，特别是在快速城市化地区确定栖息地保护优先区、完善生态网络和加强生物多样性监测方面具有参考价值。
一、研究背景与研究意义
城市生物多样性对维持城市生态系统健康、增强城市韧性以及改善人类福祉至关重要。随着城市持续扩张，城市化已成为生物多样性丧失的主要驱动因素之一，其作用机制主要包括栖息地丧失、生境破碎化和生物同质化。然而，城市亦被视为“问题与解决方案并存”的空间载体，保留或恢复绿色与蓝色空间的城市能够容纳独特的生物多样性。鸟类对环境变化敏感且与人类活动密切相关，是表征城市生物多样性的重要指示物种。以往城市鸟类多样性研究多依赖传统野外调查方法，研究尺度集中于公园、花园等场地尺度，而覆盖整个城市范围的鸟类多样性研究相对不足，其重要原因在于城市尺度上空间完整且标准化的鸟类观测数据难以获取。
近年来，公民科学的发展为宏观时空尺度的生物多样性研究创造了新机遇。观鸟平台使专业观鸟者和普通公众均可提交带地理坐标的鸟类观测记录，从而产生传统野外调查难以获取的大规模数据集。然而，公民科学数据亦存在不可忽视的偏差：记录往往集中于交通便利和热门观鸟地点，观测者努力程度、技能水平、调查时长和报告行为的差异也会影响观测到的物种丰富度和多度。若不考虑这些偏差，观测强度较高的区域可能因采样更密集而呈现更高的生物多样性表象。为此，研究人员采用报告率丰富度（reporting-rate richness）这一指标，通过聚合经努力程度调整的物种特异性报告概率，提供了一种有别于未经调整的丰富度和多度指标的替代性度量。
本研究以上海这一中国特大城市为研究区域，利用中国鸟类报告中心（CBRC）2024年的公民科学数据，在城市尺度上考察鸟类多样性。研究同时采用物种丰富度、物种多度和报告率丰富度三项指标，评估偏差校正后的公民科学数据用于宏观城市鸟类多样性研究的潜力，并为上海及其他快速城市化特大城市的生物多样性友好型城市规划提供支撑。
二、研究内容与主要结论
研究人员基于CBRC平台获取了上海2024年全年共394,403条鸟类观测记录，经数据清洗与过滤后获得393,701条有效记录，涵盖2,436,951只次个体和345种鸟类。研究采用500 m × 500 m渔网网格作为空间分析单元，将观测记录按地理坐标进行空间连接并聚合至网格单元，进而计算每个网格的物种丰富度、物种多度和报告率丰富度三项指标。报告率丰富度依据Methorst（2024）的方法，将报告长度和观测时长作为报告层面努力程度协变量，将网格单元人口规模作为网格层面情境协变量，构建物种特异性二项广义线性混合模型（GLMM），估计各物种的报告概率并加以聚合。研究还采用Spearman秩相关分析指标间关联，以全局莫兰指数（Global Moran's I）评估空间自相关，并通过五折交叉验证、ROC-AUC、Brier评分和校准斜率评估物种层面模型性能。
三、主要研究结果
3.1 鸟类观测概况
2024年上海共记录345种鸟类和2,436,951只次个体观测。观测记录数量最多的20种鸟类中，珠颈斑鸠（Spilopelia chinensis）、白头鹎（Pycnonotus sinensis）和乌鸫（Turdus mandarinus）位列前三，这些物种生态位宽、分布广，对城市环境适应性强。此外，白鹭（Egretta garzetta）、小??（Tachybaptus ruficollis）、夜鹭（Nycticorax nycticorax）和苍鹭（Ardea cinerea）等水鸟亦有较高记录数量，反映上海丰富的水系和湿地资源。
3.2 物种丰富度、物种多度与报告率丰富度
物种丰富度在网格单元间呈强烈右偏分布，中位数为16种，均值为28.08种（SD=38.23），58.8%的网格不超过20种。物种多度分布更为集中，中位数为55只次，最高的1%网格贡献了全部个体观测的63.8%。报告率丰富度呈单峰且略右偏分布，均值0.401（SD=0.086），80.4%的网格落在0.3–0.5区间，分布较前两项指标更为均衡。三项指标间均呈显著正相关，物种丰富度与物种多度相关性较强（ρ=0.901），报告率丰富度与二者呈中等相关（ρ=0.467和ρ=0.394）。观测报告数量与物种丰富度（ρ=0.761）和物种多度（ρ=0.800）强相关，但与报告率丰富度相关性明显较弱（ρ=0.134），表明报告率丰富度对观测强度不均的敏感性较低。
3.3 空间分布格局
物种丰富度在中心城区沿黄浦江两岸最为密集，青浦西部淀山湖附近、南部沿海区县及东南部南汇—临港地区亦有集中分布。物种多度分布更为集中，极高值主要出现在南汇—临港沿海区域。相比之下，报告率丰富度在中心城区、上海西部、崇明岛和东南沿海呈现更连续的空间分布，高值呈分散状而非集中于少数热点。全局莫兰指数显示三项指标均存在显著但较弱的正空间自相关（物种丰富度I=0.123，物种多度I=0.075，报告率丰富度I=0.061）。距市中心距离与物种丰富度（ρ=0.266）和物种多度（ρ=0.181）呈正相关，但与报告率丰富度相关性很弱（ρ=0.048）。
四、讨论与结论
讨论部分指出，公民科学数据提供了覆盖密集城区、郊区、岛屿、河口湿地和海岸带栖息地的城市尺度视角。与以往野外调查对比，春申公园样线调查记录的32种鸟类全部出现在本研究数据集中，滨江森林公园46种陆鸟中有45种（97.8%）被覆盖，表明公民科学数据能够捕捉上海城市鸟类群落的重要常见组分。物种丰富度和多度在中心城区和南汇—临港等地的集中分布，既可能反映真实的栖息地多样性，也可能受观测努力程度影响，因此原始指标应被视为生态变异与观测强度的共同产物。报告率丰富度通过标准化报告长度和观测时长、纳入人口规模作为情境协变量，提供了更均衡的空间视角，但残余偏差仍可能存在，该指标应视为经观测过程调整的、面向遇见概率的指标而非真实物种丰富度的无偏估计。研究对《上海市生物多样性保护战略与行动计划（2024—2035）》具有参考价值：黄浦江沿岸和中心城区应保护成熟植被、改善河岸栖息地并加强公园绿地连通；淀山湖、南汇—临港、崇明岛和南部沿海等大型湿地系统应作为连通景观加以保护；分散的报告率丰富度高值提示应加强社区公园、水塘、河道和道路绿化等小型栖息地节点和生态踏脚石建设。研究局限包括仅覆盖2024年单一年份、排除记录少于20次的稀有物种、部分检测和报告行为因素未纳入模型以及500 m网格分辨率对空间格局的影响。
结论部分指出，本研究利用公民科学数据和物种丰富度、物种多度、报告率丰富度三项互补指标考察了上海城市鸟类多样性的空间格局。物种丰富度和多度在水体和绿地相关区域普遍较高，观测记录既集中于人口密集的中心城区也分布于郊区生态空间；报告率丰富度则呈现更连续和广泛的空间分布而非集中于有限地点，表明考虑报告过程变异可提供不同的城市鸟类多样性空间格局视角。本研究的分析框架可应用于其他具备地理参考公民科学鸟类记录的中国城市或特大城市，但需根据当地条件调整分析网格空间分辨率、公民科学记录的可获取性和结构、努力程度协变量的选择以及地方生态与规划情境。研究强调区分观测到的鸟类多样性格局与可能受公民科学数据采样努力不均影响的格局的重要性，将城市鸟类多样性研究从单个公园等小尺度绿地拓展至城市尺度，为鸟类友好型城市规划提供了空间证据，并展示了公民科学数据在大规模城市生物多样性研究中的价值。
