《Biology》：Two Kinds of Turnover: Contrasting Drivers of Beta Diversity Between Cultivated and Spontaneous Plants Along a Coastal Island-to-Mainland Gradient
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城市公园植物群落由栽培物种和自发物种组成，但其β多样性的驱动因素是否存在差异，以及城市化是导致群落同质化还是异质化，尚不清楚。研究人员在中国福州沿海岛屿至大陆的梯度上，调查了21个公园中的102个样方。研究人员将分类学、功能性和系统发育β多样性分解为周转（tu
城市公园植物群落由栽培物种和自发物种组成，但其β多样性的驱动因素是否存在差异，以及城市化是导致群落同质化还是异质化，尚不清楚。研究人员在中国福州沿海岛屿至大陆的梯度上，调查了21个公园中的102个样方。研究人员将分类学、功能性和系统发育β多样性分解为周转（turnover）和嵌套（nestedness）组分，利用Mantel检验、方差分解和基于距离的冗余分析（db-RDA）将其与环境、人为和空间预测因子相关联，并使用混合模型和结构方程模型对局部贡献（LCBD）进行建模。结果表明，两组植物的β多样性均以周转组分为主，其中栽培植物的周转率更高，嵌套性更低。栽培植物的功能和系统发育嵌套性随距离增加而上升（p < 0.01），而自发植物的嵌套性在所有维度上均下降（p < 0.05）；所有三个维度的斜率均存在显著差异。分类学β多样性高于功能和系统发育β多样性，且LCBD同步性仅存在于分类学维度。景观格局和人为因素驱动了栽培植物的β多样性，而自发植物的β多样性与空间结构、公园面积和海拔相关。一旦控制了空间因素，海洋暴露度对大多数响应变量失去显著性。不同区域的群落组成存在差异；海岛样方的组成最为集中；LCBD取决于自发植物的公园面积和栽培植物的景观格局。这两种类型的周转反映了不同的过程——生态更替和种植决策——需要并行管理。
论文解读
1. 研究背景与科学问题
城市生态系统承载着重要的生物多样性，城市化正系统地重塑植物多样性。然而，现有评估多依赖物种丰富度作为单一指标，忽视了β多样性（即群落间的组成差异）及其内部组分（周转与嵌套）所蕴含的不同生态过程和管理启示。城市公园包含两类植物：人为引种的栽培植物和自然定居的自发植物，它们的发生机制截然不同。前者受种植决策和园艺供应池影响，后者则受环境过滤和自然更新驱动。因此，两者的β多样性可能遵循不同的规律。此外，城市化常被认为会导致生物同质化，但现有证据不一，尤其缺乏在同一环境梯度下，对两组植物的多维β多样性（分类学、功能性、系统发育）及其周转与嵌套组分进行平行比较的研究。本研究旨在解答三个核心问题：栽培与自发植物的β多样性是否由相同过程驱动？城市化使群落组成趋同还是分化？两者的局部贡献是否指向同一地点？
2. 研究方法概述
研究人员沿中国福州的沿海岛屿-大陆梯度，在21个城市公园内设置了102个样方。通过分层随机抽样选取公园，记录所有维管植物，并将记录分为栽培与自发两组。研究采用了以下关键技术方法：
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β多样性分解：基于Baselga框架，将分类学、功能性和系统发育β多样性分别分解为周转（βsim）和嵌套（βsne）组分。功能性维度基于比叶面积（SLA）、叶面积（LA）和叶片干物质含量（LDMC）三种叶片经济谱性状；系统发育树基于GBOTB骨架构建。
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空间与环境变量量化：使用基于距离的Moran特征向量图（dbMEM）量化空间结构；收集了涵盖管理强度、地形、土壤、景观配置、人为活动和海洋胁迫等23项环境因子。
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统计推断：采用以整个公园为置换单位的置换多元方差分析（PERMANOVA）、Mantel检验和偏Mantel检验、基于距离的冗余分析（db-RDA）及方差分解，以区分环境和空间的相对作用。通过线性混合模型（LMM）和分段结构方程模型（piecewise SEM）分析样方水平的局部贡献（LCBD）。
3. 研究结果
3.1. β多样性的周转与嵌套组分分解
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发现：两组植物的β多样性均由周转组分主导。栽培植物的周转比例更高，嵌套组分显著更低。在功能和系统发育维度上，栽培植物的嵌套性随地理距离增加而显著上升，而自发植物的嵌套性则显著下降。两组间嵌套性随距离变化的斜率在所有三个维度上均存在显著差异。
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结论：这表明两组植物的β多样性变化模式本质不同。自发植物的周转反映生态更替，而栽培植物的周转更多反映的是种植决策的空间差异。
3.2. β多样性的驱动因素
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发现：Mantel检验和方差分解显示，栽培植物β多样性与景观格局、人口密度等人为因素关联更强；而自发植物β多样性与空间结构（如dbMEM）、公园面积和海拔等自然及空间因素更相关。海洋暴露度在控制空间距离后，对大多数响应变量的影响不再显著。db-RDA的边际效应分析表明，所有显著的边际效应均出现在栽培植物组。
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结论：两组植物的β多样性由不同的驱动因子集调控。海洋胁迫的作用可能主要体现在区域尺度上，通过过滤物种库间接影响，而非直接塑造样方间的组成差异。
3.3. 局部贡献的区域差异与驱动因素
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发现：样方水平LCBD的分析表明，只有栽培植物的系统发育β多样性在不同区域间存在显著差异（内陆地区高于海岛）。层次分割显示，公园面积是解释自发植物LCBD变异的首要因子（独立贡献21.9-57.2%），而景观主成分PC1（3km尺度）则是解释栽培植物LCBD的主导因子（独立贡献50.3-66.0%）。
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结论：不同区域的公园在组成上存在分化，其中海岛地区的样方组成最为集中，暗示了海洋胁迫可能通过收窄种植来源和可用物种范围促进了空间同质化。
3.4. 分段结构方程模型
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发现：分段SEM结果显示，从栽培组到自发组的跨组路径仅在分类学维度上显著（β = +0.243, p < 0.01），而在功能和系统发育维度不显著。对于自发组，公园面积对其所有三个维度的LCBD均有显著正向直接影响。对于栽培组，景观PC1（3km）对其所有三个维度的LCBD均有显著正向直接影响，而管理强度和人口密度则为负向影响。
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结论：两组植物在局部贡献上的同步性仅限于物种组成层面，并未延伸到功能和系统发育组成。这进一步证实了物种丰富度不能作为其他多样性维度的代理指标。
4. 讨论与结论
讨论总结：
本研究的核心发现是揭示了城市公园中栽培与自发植物两种截然不同的“周转”过程。自发植物的周转代表了生态意义上的物种更替，受环境梯度和空间过程共同塑造；而栽培植物的周转则更多地反映了人类种植决策的差异，其更高的周转率和相反的嵌套性变化趋势支持了这一观点。功能性和系统发育β多样性低于分类学β多样性，表明被替换的物种在功能和进化上具有一定相似性，即存在功能冗余。这种冗余导致两组植物在局部贡献上的同步性仅限于分类学维度，意味着改变物种组成未必能改变群落的整体功能构型。研究还指出，海洋暴露的影响主要在区域尺度发挥作用，通过筛选物种库来影响β多样性，而非直接作用于样方尺度。最后，研究识别出管理两组植物β多样性的不同杠杆：对于自发植物，关键在于保护大型公园和栖息地异质性，同时需权衡除草与维持β多样性的关系；对于栽培植物，则应通过多样化种植清单和苗木采购来缓解空间同质化。
研究结论翻译：
基于福州沿海岛屿-大陆梯度上21个城市公园102个样方的数据，并将海洋暴露与空间结构分离，本研究平行分解了栽培和自发植物的分类学、功能性和系统发育β多样性为周转和嵌套组分，归因了其驱动结构，并将β多样性分配至样方水平。主要结论如下：
(1) 两组植物的β多样性均以周转组分为主，但两种周转的含义不同。自发组的周转反映了由环境和空间过程共同塑造的物种更替，其嵌套组分随距离显著下降；栽培组具有更高的周转比例和显著更低的嵌套组分，其功能和系统发育维度的嵌套性随距离显著增加（p < 0.01），这与不同的种植过程一致。
(2) 功能和系统发育β多样性始终低于分类学β多样性，且局部贡献的跨组同步性仅发生在分类学维度：物种更替并未伴随相应的功能和系统发育分化，物种丰富度不能作为其他多样性维度的代理指标。
(3) 两组的驱动结构不同。栽培组β多样性主要由景观格局、人口密度等人为因素决定，而自发组β多样性与空间结构、公园面积和海拔相关。一旦控制空间距离，海洋暴露对大多数响应失去显著性，表明其作用可能集中在区域尺度，通过过滤物种库实现。
(4) 区域间组成显著分化，海岛区域内组成最为集中（体现在栽培组的系统发育维度和自发组的分类学维度），表明海洋胁迫可能通过收窄种植来源和可用物种范围促进空间同质化。局部贡献由自发组的公园面积和栽培组的景观格局解释，因此管理杠杆相应不同：除草与维持自发β多样性之间存在权衡；栽培组同质化的调节途径（引种清单和维护标准）是一个可验证的假设，其效力受采购和维护制度约束；若栽培物种持续逃逸并归化，当前的种植差异也可能在未来转化为自发β多样性的来源。
(5) 实践中，应将栽培和自发植被作为独立目标进行管理：通过多样化种植清单和苗圃采购来缓解栽培组分的空间同质化，并通过公园规模和栖息地配置来维持自发β多样性；由于高SCBD的自发物种（如白花鬼针草）通常也是除草对象，分区除草提供了一种协调自发β多样性维持与管理需求的选项；LCBD和SCBD可作为监测工具，定位优先样地和物种；应在种植阶段筛查栽培物种的逃逸风险。这些应用作为可测试的选项提出，而非经过验证的方案，因为本研究未实施任何管理处理。
总之，应将栽培和自发植被并行纳入城市公园β多样性的评估与管理；唯有结合引种清单和种子来源信息的长期监测，才能进一步检验种植差异是趋同还是趋异，以及同质化如何随时间发展。
