综述：迈向欧洲有效且综合的河岸湿地监测：挑战与机遇

《Nature Conservation》：Towards effective and integrated riparian wetland monitoring in Europe: challenges and opportunities

　　杜尚卡·茨维亚诺维奇（Du?anka Cvijanovi?）、芭芭拉·斯塔梅尔（Barbara Stammel）、玛雅·诺夫科维奇（Maja Novkovi?）、米哈伊·阿达梅斯库（Mihai Adamescu）、玛尔塔·鲍曼（Marta Baumane）、阿莱塔·邦（Aletta Bonn）、托马斯·埃勒特（Thomas Ehlert）、茱莉亚·冯·格纳（Julia von G?nner）、卡特琳·雅努施克（Kathrin Januschke）、乌特·苏珊娜·卡登（Ute Susanne Kaden）、科·希珀（Cor Schipper）、克里斯蒂安·舒尔茨-宗克尔（Christiane Schulz-Zunkel）、马蒂亚斯·肖尔茨（Mathias Scholz）

塞尔维亚诺维萨德大学科学学院，地址：Trg Dositeja Obradovi?a 3，邮编21000
德国莱比锡亥姆霍兹环境研究中心（Helmholtz-Centre for Environmental Research, UFZ），生物多样性与人类部门

摘要：
欧洲的河岸湿地保护和恢复越来越多地依赖于基于自然的解决方案，然而对其实施情况的生物多样性监测在尺度、方法和政策框架方面仍然存在碎片化现象。本文综合了当前的湿地监测方法，并提出了一种综合性的、适应性强的框架，将长期、系统导向的观测与短期至中期的、以干预为重点的恢复监测相结合。通过结合现场调查和标准化的多尺度评估，可以区分自然变异性和人类压力，识别物种对气候压力变化的临界点，并评估在欧盟政策（如水框架指令（WFD）、栖息地与鸟类指令以及自然恢复法规）下的恢复效果。除了传统的生物多样性监测外，本文还强调了应对关键监测空白的创新方法：利用卫星和无人机的人工智能支持遥感技术、用于近实时水文观测的传感器网络、环境DNA宏条形码技术以及公民科学方法。文中强调了重要的生物多样性变量和生态系统服务变量作为连接生态完整性、生态系统功能与人类福祉的综合指标。最后，我们概述了实现欧洲湿地监测体系协调统一的必要条件，这些条件包括主要的环境研究基础设施、先进的数字工具以及基于证据的、具有气候适应性的恢复评估方法。

亮点：
- 欧洲的河岸湿地保护和恢复越来越多地采用基于自然的解决方案，但生物多样性监测在尺度、方法和政策方面仍存在碎片化问题。
- 标准化的多尺度评估与现场调查相结合，有助于区分自然变异性和人类压力。
- 综合监测有助于早期发现物种对气候变化反应的临界点。
- 强调了创新的监测工具，包括人工智能支持的遥感（卫星和无人机）、传感器网络、环境DNA宏条形码技术和公民科学方法。
- 主要的环境研究基础设施为长期数据、数字工具和基于证据的、具有气候适应性的恢复提供了支持。
- 该方法能够评估在关键欧盟政策（水框架指令、栖息地与鸟类指令、自然恢复法规）下的恢复效果。

尽管取得了重大进展，欧洲湿地的生物多样性监测仍然存在碎片化问题，受到数据缺口、方法不一致性以及系统空间异质性和时间动态性的限制（Hielkema等人，2023；Moersberger等人，2024）。鉴于湿地的生态重要性和社会价值，以及当前的状况（参见Kaden等人，2026），需要适应性强的、多尺度的监测框架，这些框架应整合短期和长期视角，并明确联系生物多样性、生态系统功能与恢复效果。持续、长期的河岸湿地监测对于检测生态变化、理解维持生物多样性的过程以及这些系统提供的生态系统服务及其对环境和人为压力的抵抗力至关重要。它侧重于监测水文、植被和动物群的趋势；区分自然变异性和人为压力；并评估在欧洲立法（如水框架指令（WFD）和栖息地与鸟类指令）下实现良好生态状态和有利保护状况的进展。因此，长期湿地监测对于评估生态系统轨迹、识别气候变化驱动的变化以及为制定有效的恢复策略提供必要基础条件至关重要（Gillson等人，2021）。相比之下，湿地恢复监测评估特定干预措施的效果，包括水文连通性恢复、沉积物再激活和植被重建，通常在较短的管理相关时间框架内进行。它评估干预措施是否实现了预期的生态和功能改善，包括生物多样性的增强、水文制度的恢复以及生态系统服务的改善（Stammel等人，2012；England等人，2021；Schulz-Zunkel等人，2022）。恢复监测提供了反馈，有助于实时优化恢复设计和实施。与揭示渐进生态趋势的长期监测相比，短期监测能快速反馈管理行动和系统响应。结合这两种时间维度，管理者可以及早识别成功或失败的迹象，完善恢复措施，并评估观察到的变化是否随时间持续和扩大（Pereira和Cooper，2006；Khatik，2022）。当湿地监测（长期、系统导向）与恢复监测（短期、干预导向）相结合时，形成了一个连贯的、基于证据的框架，将生态观测与管理决策联系起来。这种整合确保了保护和恢复措施不仅在个别地点有效，而且与《自然恢复法规》、欧盟2030年生物多样性战略及相关气候和水资源框架下的更广泛政策目标保持一致。长期生态监测和短期适应性响应共同为欧洲的湿地管理和恢复奠定了坚实的科学基础。基于这些考虑，洪泛区湿地生态系统的生态状态评估日益重要（Dziock等人，2006；Scholz等人，2009；Er?s等人，2019；Mohanty等人，2024）。此类评估具有三大主要功能：追踪政策进展——作为实现欧盟和国际承诺中生物多样性保护和防止退化的指标；指导行动——确定最需要保护、恢复或气候适应干预的领域；以及评估有效性——通过比较过去和现在的措施结果，为适应性管理和未来政策调整提供信息。在统一的评估框架内整合这些监测维度（空间、时间和功能）对于确保湿地保护和恢复工作有效促进欧洲的生物多样性、气候和水资源管理目标至关重要。

政策目标与机遇：
全球范围内，栖息地和物种的保护与恢复遵循《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》（CBD 2022）的指导，该框架将生物多样性监测视为评估恢复和保护目标进展的基石（Perino等人，2022）。在欧洲，有三个主要政策框架管理生物多样性保护和恢复：欧洲委员会的《伯尔尼公约》、欧盟的栖息地与鸟类指令以及欧盟《自然恢复法规》。《伯尔尼公约》（欧洲委员会，1979）促进整个欧洲地区的国际合作，以保护濒危和脆弱物种及栖息地。相比之下，欧盟《栖息地指令》（理事会指令92/43/EEC）在欧盟内部建立了具有约束力的法律义务，要求成员国为优先栖息地和物种指定特别保护区（SACs）。《鸟类指令》（EU 2009/）通过设立特别保护区（SPAs）保护欧盟内自然存在的所有野生鸟类物种。这些指令共同构成了Natura 2000网络——世界上最大的协调保护区网络。最近通过的《自然恢复法规》（欧洲议会和理事会，2024）将生物多样性政策的范围扩展到恢复退化生态系统，包括所有类型的湿地，并设定了具有法律约束力的目标，要求在生物多样性和生态系统功能方面取得可衡量的改善，并引入了统一、协调的监测和报告要求。《水框架指令》（WFD；欧洲共同体理事会，2000）通过关注经常包含或影响湿地和河岸栖息地的地表水和地下水体的生态状态，补充了这些保护框架。虽然该指令并非专门为生物多样性保护设计，但其生物、物理化学和水文形态学指标为评估湿地状况和恢复效果提供了宝贵数据。这些政策工具共同构成了欧洲湿地生态系统的保护和管理框架，只有在整个大陆范围内一致实施，才能充分发挥其潜力。主要挑战在于将生物多样性目标纳入相关政策领域（特别是农业、水资源管理、气候适应和空间规划），以确保保护、恢复和监测行动的一致性和相互强化。加强政策一致性将促进数据整合，改善资源分配，并能够更系统地评估欧洲恢复和生物多样性目标的进展。由于生物多样性监测将这些政策承诺与可测量的生态结果联系起来，因此开发协调一致的长期监测框架对于评估恢复工作的有效性至关重要。以下部分将探讨欧洲河岸湿地生物多样性监测的现状，强调改进数据整合、方法创新和跨部门协调的机遇。

河岸湿地的生态状态评估——挑战与未来方向：
基于上述政策框架，有效的河岸湿地保护和恢复需要稳健且综合的生态状态评估，同时也要捕捉其对人类福祉的贡献。理解河流-洪泛区系统的功能是这项任务的核心。“洪水脉冲概念”（Flood Pulse Concept）是一个基础模型，描述了周期性淹没如何将河流与相邻的洪泛区连接起来，调节维持栖息地多样性、生产力和生态完整性的水、养分和沉积物交换（Junk等人，1989；Tockner等人，2000）。这些水文动态不仅支持生物多样性，还支持提供关键生态系统服务，包括水质净化、洪水调节、碳封存和娱乐活动，这些服务直接支持当地和区域社区。因此，生态评估和恢复必须采用景观尺度的视角，整合水文连通性、形态动力学和生态系统服务流（Tockner等人，2000；?hlén等人，2022）。在欧盟内，《水框架指令》（WFD）提供了评估水生生态系统生态状态的主要框架，基于成员国每六年报告的生物、水文形态学和物理化学质量要素。尽管WFD在水质和栖息地条件方面取得了可衡量的改善（Zacharias等人，2020），但欧洲的淡水生物多样性仍停滞或下降（van Rees等人，2020；Haase等人，2023）。此外，当前的监测方法依赖于有限的生物质量要素和指示物种，往往更注重合规性而非功能恢复（Rouillard等人，2018）。因此，湿地提供的许多生态系统服务仍未得到充分重视或未充分纳入管理决策和自然保护计划（Hielkema等人，2023）。河岸湿地包含许多列入《栖息地指令》附件I的优先栖息地，这些栖息地需要特定的保护和恢复措施（Januschke等人，2023）。然而，有效的生态评估应超越对单个物种或栖息地的评估，涵盖生态完整性、生态系统在变化的环境和社会经济条件下的维持结构、功能和服务提供能力（Dziock等人，2006；Henle等人，2006；De Berry等人，2015）。这需要评估水文和地貌过程、人为压力以及塑造生态系统动态的空间和时间变异性（Er?s等人，2019；Schulz-Zunkel等人，2022）。现代方法越来越多地将生物多样性指标与生态系统服务指标联系起来，使用诸如关键生物多样性变量（EBVs）和生态系统完整性指标等框架，将基于物种的数据与生态系统功能和效益联系起来。整合现场监测、遥感和建模的工作流程能够跨尺度评估生态状况和服务提供（Lumbierres等人，2025）。这种综合方法符合欧洲生物多样性监测架构，并支持根据《自然恢复法规》评估进展。另一个挑战来自大型河流系统中土地和水资源利用之间的激烈竞争，其中航运、防洪、水电、农业和居住利益共存。在这种情况下，完全恢复自然洪泛区通常是不可行的。相反，基于过程的、多功能的恢复方法提供了一个现实途径，优先恢复关键生态过程（例如横向连通性、沉积物动态、自然植被演替），同时平衡经济和社会需求（Dufour和Piégay，2009；Perino等人，2019）。将这些原则纳入评估框架，可以评估河流-洪泛区系统在竞争性土地利用压力下持续提供生态系统服务的能力。

监测恢复措施的有效性：
监测恢复措施的有效性对于适应性洪泛区管理至关重要，使从业者能够从早期结果中学习并相应调整干预措施。然而，在欧洲的湿地恢复指南中，恢复后的评估仍然很少被包括在内（Santaoja等人，2025）。监测对于评估优化流量、调整土地利用、实施结构性干预或扩大保护区等措施至关重要。非生物参数（包括栖息地结构、水质和水文形态学）可以立即用于改进管理实践，而生物响应通常具有时间滞后，并反映累积的人为或气候影响（Schulz-Zunkel等人，2022）。因此，全面监测需要包括多个分类群和功能群，它们的响应取决于干预类型（Scholz等人，2009；Müller等人，2016；Januschke等人，2017；Januschke等人，2023；Wenskus等人，2025）。生物监测应结合水文和形态动态过程的评估（Thoms 2003）。在空间上，监测需要涵盖多个尺度，从小面积地块（例如1平方米）到整个河流段，以充分捕捉空间和时间上的异质性（del Tánago等人2016；Staentzel等人2018）。最后，研究气候变化对极端热应激、干旱和降水的局部影响需要来自科学来源的数据监测（Zscheischler等人2018）。极端事件应通过长期监测计划进行记录，并辅以有针对性的事件评估（Stammel等人2021）。河岸湿地生态系统的动态特性使得定义固定的监测间隔变得困难；因此，生物群落和敏感指示物种是短期干扰和长期生态趋势的宝贵整合者（Dziock等人2006）。尽管欧洲各地的河流和洪泛区恢复计划正在扩展，但对恢复成果的系统评估仍然有限（England等人2021）。根据《水框架指令》和《鸟类和栖息地指令》进行的政策驱动评估主要关注选定的生物群体，因此只能捕捉到洪泛区生物多样性的部分情况。这一差距促使了更全面、标准化监测工具的发展。一个例子是BioAu-Tool（Januschke等人2023），这是一种由利益相关者共同设计的多分类群方法，用于评估河岸和洪泛区系统的恢复效果（图1）。该工具评估了维管植物、陆生和水生软体动物、地甲虫、两栖动物和鸟类的情况，整合了中欧18种洪泛区类型的物种和栖息地指标。它提供了两个评估层次：栖息地筛选和详细物种分析；并支持前后对比或空间-时间对比。实践资源包括方法指南、指示物种列表、半自动Excel评分工具和非生物栖息地事实表。因此，BioAu-Tool提供了一个严谨、可扩展的框架，将恢复措施与可测量的生态响应联系起来，目前正在全国范围内测试其效率和用户友好性。

尽管河流和洪泛区的恢复计划正在欧洲范围内扩展，但对恢复成果的系统评估仍然有限（England等人2021）。根据《水框架指令》和《鸟类和栖息地指令》进行的政策驱动评估主要关注选定的生物群体，因此只能捕捉到洪泛区生物多样性的部分情况。这一差距促使了更全面、标准化监测工具的发展。一个例子是BioAu-Tool（Januschke等人2023），这是一种由利益相关者共同设计的多分类群方法，用于评估河岸和洪泛区系统的恢复效果（图1）。该工具评估了维管植物、陆生和水生软体动物、地甲虫、两栖动物和鸟类的情况，整合了中欧18种洪泛区类型的物种和栖息地指标。它提供了两个评估层次：栖息地筛选和详细物种分析；并支持前后对比或空间-时间对比。实践资源包括方法指南、指示物种列表、半自动Excel评分工具和非生物栖息地事实表。因此，BioAu-Tool提供了一个严谨、可扩展的框架，将恢复措施与可测量的生态响应联系起来，目前正在全国范围内测试其效率和用户友好性。

诸如空间制图和样带调查等方法在捕捉意外发展和结构变化方面非常有效。最初建议较高的监测频率，一旦恢复轨迹和系统变异性得到充分理解，可以逐渐降低监测频率（Lang等人2013）。因此，本文回顾了欧洲河岸湿地生物多样性监测的现状，强调了特定地点和长期方法的整合。它指出了数据管理、标准化和生物多样性脆弱性评估中的关键挑战，并探讨了创新解决方案，如遥感、人工智能和公民科学。最后，讨论了将气候数据和欧盟政策标准纳入其中，以指导在变化的气候条件下更有效的、基于证据的湿地恢复监测框架的发展。

有效的河岸湿地保护和恢复需要全面了解生态过程、人为驱动因素和治理机制。实施自然保护计划突显了湿地有效纳入气候适应策略的紧迫性，以确保在未来气候变化条件下的韧性（Hielkema等人2023）。洪泛区生态系统受到水文、地貌和生物群落相互作用的影响，但也受到土地利用动态、机构责任和社会优先事项的影响。传统的监测框架主要关注生物物理指标——特别是生物多样性和水质——而对决定恢复成功的社会经济和政策背景关注较少。随着欧洲向多功能景观和可测量的恢复目标过渡，开发连接生态、水文、功能和治理维度的综合监测框架已成为关键优先事项。

虽然河流和洪泛区的恢复计划正在欧洲范围内扩展，但对恢复成果的系统评估仍然有限（England等人2021）。根据《水框架指令》和《鸟类和栖息地指令》进行的政策驱动评估主要关注选定的生物群体，因此只能捕捉到洪泛区生物多样性的部分情况。这一差距促使了更全面、标准化监测工具的发展。一个例子是BioAu-Tool（Januschke等人2023），这是一种由利益相关者共同设计的多分类群方法，用于评估河岸和洪泛区系统的恢复效果（图1）。该工具评估了维管植物、陆生和水生软体动物、地甲虫、两栖动物和鸟类的情况，整合了中欧18种洪泛区类型的物种和栖息地指标。它提供了两个评估层次：栖息地筛选和详细物种分析；并支持前后对比或空间-时间对比。实践资源包括方法指南、指示物种列表、半自动Excel评分工具和非生物栖息地事实表。因此，BioAu-Tool提供了一个严谨、可扩展的框架，将恢复措施与可测量的生态响应联系起来，目前正在全国范围内测试其效率和用户友好性。

虽然河流中水生栖息地的评估已经成熟，但洪泛区栖息地的标准化方法仍不完善（Foeckler等人1991；Henle等人2006；Dziock等人2006；Ilg等人2008；Gerisch等人2012）。缺乏统一的评估标准限制了成员国之间的可比性，尽管栖息地的组成、结构和功能质量是生态完整性和生态系统服务提供的核心指标，包括养分保持、洪水调节和碳储存（Burkhard等人2012）。大多数现有的监测框架依赖于局部实地数据，这些数据提供了详细的见解，但往往难以推广。相比之下，遥感工具和统一的欧洲数据集（如CORINE土地覆盖和EUNIS）能够实现跨境栖息地制图（Davies等人2004；Weiers等人2004；Lengyel等人2008）。然而，数据准确性和时间分辨率因地区而异，特别是在受局部水文和管理实践影响的动态洪泛区镶嵌体中（Koenzen 2005；Globevnik等人2021；Koenzen等人2021；Januschke等人2023）。因此，最近的欧洲倡议旨在建立多标准评估系统，将栖息地质量、生态系统功能和管理绩效联系起来。River Ecosystem Service Index（RESI）是一个值得注意的例子，它使用五点评分系统和1公里河流-洪泛区段来评估栖息地提供情况（Brunotte等人2009；Pusch 2016；Fischer-Bedtke等人2020）。RESI适用于多瑙河地区（St?ps等人2022），代表了在政策相关空间框架内整合生态和功能指标的模型。除了RESI之外，还有几个欧洲项目和基础设施通过将生态和水文评估与社会经济和治理维度联系起来，推进了综合湿地监测（Wantzen等人2026；Stammel等人2026）。这些倡议（表1）共同构成了一个连贯的欧洲监测架构的基础。

表1. 为综合湿地监测框架的发展做出贡献的欧洲倡议和项目

| 利益相关者/项目 | 主要关注点 | 主要监测维度 | 空间尺度 | 对综合框架的贡献 | 参考文献/链接 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| RESI – 河流生态系统服务指数 | 河流-洪泛区系统的生态系统服务评估 | 生态、水文形态、功能 | 国家（德国）/区域（多瑙河适应） | 提供标准化多标准方法，连接栖息地质量、生态系统功能和服务提供 | Fischer-Bedtke等人（2020）；Pusch（2016）；St?ps等人（2022）；Stammel等人（2026） |
| SWOS – 基于卫星的湿地观测服务 | 基于哨兵卫星的湿地范围和状况监测 | 遥感、水文、生态 | 欧洲/全球 | 使用Copernicus数据开发湿地监测的操作指标；可扩展观测服务的模型 | SWOS Consortium（2018）https://www.swos-service.eu/ |
| ALFAwetlands & WET HORIZONS | 欧洲湿地的制图和恢复知识库 | 生态、空间、功能 | 欧洲 | 制作了欧洲湿地地图和统一的分类系统；为跨国监测提供了空间基础 | ALFAwetlands Consortium（2024）https://alfawetlands.eu/alfawetlands-press-release-2024/ |
| REWET – 为应对气候变化而进行的湿地恢复 | 专注于气候缓解和生态系统服务的恢复监测 | 生态、功能、社会经济 | 跨国（欧盟案例研究） | 整合生物多样性、碳和水文指标；展示恢复-气候协同效益 | REWET HE项目（2024）https://www.rewet-he.eu/ |
| Restore4Life | 湿地重建和适应性管理的决策支持系统 | 生态、水文、社会经济、治理 | 欧洲 | 建立可互操作的数据平台，整合Copernicus、实地、公民科学和社会经济层 | Restore4Life Consortium（2024）https://restore4life.eu/ |
| SELINA – 用于基于证据的可持续自然资本决策的科学 | 将生态系统服务和自然资本纳入决策 | 治理、政策一致性、生态系统服务整合 | 欧洲/国家中心 | 加强科学-政策接口；使生物多样性监测与生态系统服务和自然资本核算框架保持一致 | SELINA Consortium（2024）https://project-selina.eu/ |
| Biodiversa+ 监测与治理计划 | 生物多样性监测和治理评估的跨国协调 | 治理、数据互操作性、政策一致性 | 欧盟范围 | 推进生态系统间的统一协议、数据共享和治理指标 | Biodiversa+（2023）https://www.biodiversa.eu/biodiversity-monitoring/governance/ |
| LIFE计划（欧盟） | 欧盟的环境、自然和气候行动资助工具 | 机构、财政、政策支持 | 欧盟范围 | 为湿地监测和恢复试点提供财政和机构支持 | 欧盟委员会，LIFE计划（2024）https://cinea.ec.europa.eu/programmes/life_en |
| eLTER & DANUBIUS-RI | 长期生态系统和河流-海洋系统观测基础设施 | 生态、水文、生物地球化学 | 欧洲/全球 | 确保跨站点的数据收集和整合；支持长期生态系统变化观测 | eLTER Europe（2023）；DANUBIUS-RI（2024）https://elter-ri.eu/；https://www.danubius-ri.de/index.php.en |
| LifeWatch ERIC | 生物多样性和生态系统研究的科学基础设施 | 生态、数据整合、社会经济 | 欧洲 | 促进FAIR-by-design的数据互操作性和生物多样性及生态系统服务评估建模 | LifeWatch ERIC（2024）https://www.lifewatch.eu |
| MAMBO - 现代生物多样性监测方法 | 开发和实施新的综合生物多样性监测工具 | 生态、技术（AI、遥感）、社会经济、公民科学、治理 | 欧洲 | 开发支持欧盟政策的综合、成本效益高的生物多样性监测工具 | MAMBO（2023）https://www.mambo-project.eu/ |

表1中的倡议表明，欧洲在整合方面取得了进展，但仍然碎片化且基于项目。大多数努力集中在特定的生态系统、尺度或政策工具上，导致数据集和指标重叠但相互独立。一个真正综合的框架应通过共享标准、互操作数据库和协调的治理机制将这些组成部分联系起来。生态指标（如物种组成、栖息地状况、水文形态）需要辅以功能指标（如养分循环、碳平衡、水文连通性）和治理指标（如管理效果、利益相关者参与、政策一致性）。因此，监测框架必须从描述生态系统状态发展到理解决定其韧性和恢复成功的驱动因素、压力和条件（Perino等人2022）。整合还需要解决数据如何为决策提供信息的问题。像Restore4Life、SELINA和Biodiversa+这样的项目明确关注将监测与科学-政策接口联系起来，确保关于湿地状况和生态系统服务的数据直接反馈到政策过程中，如《自然恢复条例》、《水框架指令》和欧盟2030年生物多样性战略。在欧盟，以治理为导向的监测受到政策目标和法律要求的指导，这些目标和要求决定了决策的制定和实施方式。有效的适应性管理不仅依赖于生态指标和趋势，还依赖于显示机构协调程度、长期资金安全性以及公众参与度的指标。这确保了生态数据与恢复的社会和政策现实完全相连。

未来的湿地监测还必须是适应性的、可扩展的和互操作的。结合长期实地数据（如eLTER、DANUBIUS-RI）与地球观测数据集、生态系统服务模型和治理指标，将提供评估恢复成果和韧性的多维证据基础（Ohnemus等人2024；St?nica等人2025）。实现欧洲研究基础设施和政策驱动项目之间的互操作性对于建立连续和统一的监测架构至关重要，以支持跨尺度的恢复工作。将这些综合方法嵌入国家和欧洲报告系统中将提高可比性，确保长期连续性，并加强地方恢复行动与欧盟范围政策目标之间的联系。最终，这样的框架可以将监测从技术练习转变为支持生物多样性和生态系统服务的决策支持机制。综合的、适应性的监测框架，连接生态过程、生态系统服务和治理机制，代表了欧洲有效、大规模湿地恢复和长期韧性的基础。

基于自上游到下游的视角，我们现在关注河岸湿地和沿海系统动态的一个关键驱动因素：气候和水文参数。这些参数不仅塑造了生物多样性和生态系统功能，也支撑了依赖湿地系统的社区的人类福祉。气候变量，如空气温度、降水模式、干旱频率和极端天气事件，对湿地生态系统及其支持的物种有强烈影响（Dudgeon 2019）。同时，这种关系是双向的：湿地本身调节水分储存、热交换、温室气体通量和局部微气候，从而对局部甚至区域气候条件产生反馈（Hardouin等人2024）。因此，对这些参数的有效局部尺度监测至关重要，因为区域平均值往往掩盖了决定生态系统韧性和生态系统服务提供的细尺度波动。例如，洪泛区为人类社区提供关键服务：洪水调节、水质净化、碳储存、渔业支持以及休闲和文化价值。当气候驱动的制度转变将湿地系统推向临界点时，当地社区可能会失去重要的保护措施，面临鱼类资源减少、水资源短缺或文化和休闲利益下降（Barnard等人2021；Stammel等人2026；Wantzen等人2026）。在这种情况下，恢复活动变得更加紧迫：重新连接洪泛区、重新湿润排水土壤、恢复水文制度以及改善缓冲区都是提高生态系统耐受性和延迟或避免临界点跨越的努力。因此，局部监测不仅支持生态目标，还支持社会生态韧性。

根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告，到2081-2100年，在高排放情景（如SSP3-8.5）下，极端天气、干旱和降水加剧的风险预计将显著增加（IPCC 2021）。在欧洲，预测显示相对于工业化前水平，长期温度将上升1.9°C至6.1°C（Hielkema等人2023）。其他预测包括连续干旱天数的增加和更强烈的降水事件。由于将预测降尺度到局部和区域生态系统的挑战，理解这些变化对生物多样性和生态系统服务的长期影响仍然复杂（Weiskopf等人2020；Muluneh 2021）。为了理解生物多样性和食物网功能可能发生的严重变化，评估受保护区域以及采用基于自然的解决方案（NbS）的项目在应对气候变化方面的能力至关重要（Pearce-Higgins等人2022年；Schipper等人2024年；Fink等人2026年）。气候和气象因素的生态影响可以通过生物气候和水文指标来捕捉——例如极端热浪的频率、降水变化以及由于海平面上升加速导致的栖息地丧失。当这些指标与物种脆弱性数据（例如国际自然保护联盟（IUCN）红色名录中列出的物种）和物种的最高温度耐受限值（UTTL）结合时，可以通过物种敏感性分布（SSD）绘制出海洋、淡水和陆地生态群落中的有意义趋势和临界点风险管理见解（Schipper等人2024年）。多项研究强调了气候变化驱动的临界点风险，特别是在河岸湿地和沿海系统中：例如，海平面上升仅0.25米或更少，就可能导致超过50%的湿地栖息地丧失，从而导致生物多样性和生态系统功能的退化（Alex等人2025年；Ibá?ez等人2026年）。这些临界点非常关键，因为一旦越过，恢复工作将变得更加困难、成本更高，甚至可能无法完全逆转（Alex等人2025年）。因此，恢复活动本身与临界点管理密切相关：通过水文恢复、缓冲区增强、物种重新引入和连通性改善来提高生态系统的韧性，我们可以帮助延缓或避免达到这些临界点，从而保护自然和人类福祉。将这些因素整合到恢复规划和监测计划中，使恢复团队和决策者能够发现新兴风险、校准干预措施、衡量与生物多样性和当地社区相关的结果，并预测未来气候情景下的临界点条件。下表列出了推荐用于湿地监测的关键气候和水文变量，这些变量对维持下游洪泛区生态系统服务和人类社区的上游和淡水区域尤为重要（Noce等人2020年；Naumann等人2021年；IPCC 2022年；SELINA联盟2024年）（表2）。

表2. 用于支持生态系统服务和人类福祉的湿地监测关键气候和水文变量。

| 变量 | 描述 | 与气候/水文及湿地/社区结果的相关性 |
|---------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 地下水位/地下水深度（米） | 地表以下饱和层的深度 | 表示影响栖息地、储存能力和生态系统服务的水文制度变化 |
| 地表水位/淹没持续时间 | 湿地被淹没或积水的时间（天数） | 与洪水调节、栖息地可用性、物种多样性和人类洪水风险相关 |
| 降水量（毫米） | 季节性总量、事件强度和干旱期次数 | 决定流入量、干旱压力，并支持恢复和社区的水分平衡建模 |
| 蒸发蒸腾/蒸发率（毫米/天） | 通过蒸发和植被失去的水分速率 | 影响水分预算、碳储存、植被健康和服务提供 |
| 连续干旱天数（CDD） | 无可测量降水的天数 | 表示干旱脆弱性、植被和服务下降以及社区水资源短缺风险 |
| 最大5天降水量（毫米） | 任何5天内的最大降雨量 | 捕捉极端事件风险：洪水脉冲、营养物质/沉积物输出、服务中断 |
| 水温（摄氏度） | 地表或地下水温 | 影响生物群落（鱼类/植物）、生物多样性和生态系统服务表现 |
| 流入量与流出量（立方米/天） | 进入和离开湿地的水量 | 评估连通性、水力停留时间、服务潜力（净化、洪水缓解） |
| 土壤含水量（%） | 湿地土壤中的体积水分含量 | 表示根区健康、植被压力、碳释放和服务下降 |
| 植被物候/绿色指数（NDVI） | 遥感测量的植被生长和状况 | 作为水文-植被关系的代理指标，社区价值（娱乐、美学）和生态系统健康 |

**气候变化下的河流和湿地系统创新监测：整合生物多样性、生态系统服务和恢复策略**

最近的技术创新正在重塑河岸湿地恢复计划中的生物多样性影响监测。在这里，我们选择性地概述了一些新兴技术及其在跟踪恢复系统中栖息地和物种变化方面的潜力。基于卫星的遥感技术为大规模监测洪泛区栖息地提供了可行的方法，尤其是在长期生物调查在后勤上困难且成本高昂的情况下（Jiménez López和Mulero-Pázmány 2019年；Novkovi?等人2024年）。像Sentinel-2和Sentinel-1这样的卫星平台（由欧洲航天局提供）能够进行大规模、高分辨率的湿地状况评估和栖息地分类，准确率超过85%（Huo和Niu 2024年）。Sentinel-2数据的高时间分辨率和光谱多样性允许区分不同的湿地栖息地类型，追踪季节性和压力相关的变化。关键的光谱指标包括归一化差异植被指数（NDVI；Rouse等人1974年）（植被健康和生物量的代理指标）和归一化差异水指数（NDWI；McFeeters 1996年）（水分存在和淹没范围的测量指标）（Huo和Niu 2024年；Farhadi等人2025年）。例如，在某些研究中，淹没区域的识别准确率可达到约98%（Farhadi等人2025年）。基于云的地理空间平台，如Google Earth Engine（Gorelick等人2017年；GEE 2025年）、Sentinel EO Browser（Sinergise 2025年）和Copernicus Data Space Ecosystem（2023年），允许进行大规模图像分析和高级处理，而无需大量的本地计算基础设施。然而，应用基于卫星的监测仍面临挑战：数据缺失、频繁的云层覆盖、有限的地面验证以及对于非常精细的栖息地区分来说空间分辨率不足（Abdelmajeed等人2023年；Williams等人2024年）。无人机（UAV）通过提供超精细分辨率的图像和详细的正射影像，补充了卫星遥感，使得能够精确绘制河岸湿地系统的微栖息地（Cvijanovi?等人2025年）。基于UAV的调查已经评估了植被覆盖、物种丰富度和群落组成（Aznar等人2003年；Rosset等人2013年；Biggs等人2018年；Kislik等人2020年）。当应用基于对象的图像分析（OBIA）和机器学习算法时，UAV摄影测量在分类大型水生植物类群和功能组方面的准确率可达80%至95%（Cvijanovi?等人2025年）。UAV在绘制漂浮和挺水植被方面特别有效，尽管在较深或浑浊的水中检测水下植被仍然较为困难（Chabot等人2016年；Husson 2016年；Benjamin等人2021年）。虽然UAV提供了高精度，但其可扩展性受到人员需求、成本和时间的限制，因此卫星与UAV的组合通常代表了成本、精度和时间覆盖之间的最佳平衡（Farhadi等人2025年）。传感器网络、物联网（IoT）系统和人工智能（AI）现在为恢复监测带来了进一步的进步。准确的物种鉴定对于湿地监测至关重要，但这通常受到资金限制、分类学专业知识不足和水生生物群体复杂性的阻碍。从野外采样水生无脊椎动物到实验室鉴定再到结果发布的滞后时间可能长达数年，使得信息在可用时已经过时（Jackson和Füreder 2006年）。先进的基于AI的方法，特别是利用深度学习和卷积神经网络（CNN）的方法，提供了自动化且成本效益高的物种鉴定替代方案（Milo?evi?等人2020年；Milosavljevi?等人2021年）。Simovi?等人（2024年）的一项开创性研究开发了一个包含90种EPT类群（蜉蝣、石蝇和毛翅目昆虫）的数据库，并训练了一个卷积神经网络以98.7%的总体准确率进行分类。总之，这种自动化方法可以将大型水生无脊椎动物物种的鉴定速度比传统方法快30倍（Jackson和Füreder 2006年），同时确保了标准化。另一方面，在洪泛区、泥炭地或沿海湿地恢复区部署的传感器网络，如水位传感器、土壤湿度探针、连通性/流量传感器和自动相机或声学设备，可以将实时数据输入基于云的AI分析系统。这些系统可以检测淹没频率的变化、土壤湿度异常、栖息地连通性变化或物种迁移，实现近乎实时的适应性管理。这种AI、传感器网络和云平台的集成现在被认为是一种可扩展且成本效益高的生物多样性和栖息地监测方法（Sharma和Naik 2024年；Santhosh 2025年）。环境DNA（eDNA）宏条形码技术涉及采样水、沉积物或土壤中的微量遗传物质，从而无需直接观察即可检测物种存在或群落组成。这种方法对于淡水生物多样性监测具有高度敏感性和成本效益（Kurniawan等人2025年；Yuan等人2025年）。例如，eDNA宏条形码已被证明比传统方法更快地揭示鱼类群落结构和检测入侵物种（He等人2024年）。公民科学框架动员志愿者在广泛的时空范围内收集生态观察或传感器数据，从而增强监测覆盖范围，吸引利益相关者并降低成本（Turrini等人2018年；von G?nner等人2024b）。例如，社区科学平台已被用于监测河流和湿地的水位，并建立大规模的水文和生物观察数据集（Turrini等人2018年）。除了数据收集之外，公民科学还可以通过实践学习提高湿地素养，增加公众对保护的接受度，并促进社区管理（Kelly等人2019年；von G?nner等人2024a）。最近的淡水倡议展示了它们在评估大规模生态状况方面的价值：德国的FLOW项目成功应用了与水框架指令一致的标准协议来评估小溪中的大型水生无脊椎动物、水文形态和农药压力，结果与专业监测结果非常接近（von G?nner等人2024a）。长期运行的倡议，如FreshWaterWatch（Bishop等人2025年）和Angler’s Riverfly Monitoring Initiative（Brooks等人2019年），进一步展示了受过培训的志愿者在检测水质趋势和生物多样性变化方面的潜力。这些例子表明，公民科学可以在监测和实施水框架指令的目标方面发挥重要的补充作用，支持适应性管理和参与式恢复（Scoggins等人2022年；Bischof等人2025年）。下表总结了新兴监测技术及其为湿地恢复带来的示例指标（表3）。

表3. 湿地恢复计划中的新兴监测技术和示例指标。

| 技术 | 示例指标 | 对监测的潜在贡献 |
|-----------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| UAV（无人机） | 植被物功能组覆盖范围（漂浮、挺水、水下） | 跟踪栖息地结构变化，精细尺度监测恢复进展 |
| 卫星+AI/ML | 自动化变化检测率（例如每年变化百分比） | 检测栖息地退化或恢复的早期迹象，支持适应性管理 |
| 传感器网络+AI | 实时淹没频率/土壤湿度异常传感器 | 监测水文/连通性变化，与生态系统服务提供相关联 |
| eDNA采样 | 水/沉积物样本中的物种存在/缺失 | 快速生物多样性评估，包括隐秘或稀有物种 |
| 公民科学+移动应用 | 社区收集的物种出现或照片记录 | 增强时空数据覆盖范围，吸引利益相关者和当地社区 |

要在整个欧洲实现标准化和有效的湿地生态系统监测，不仅需要稳健的方法和统一的标准，还需要在技能、基础设施和跨境合作方面的显著能力。然而，在实施先进监测计划、应用泛欧标准以及协调不同法律监测义务方面，尤其是在欧盟和非欧盟国家之间，仍存在相当大的差距。几个欧盟资助计划旨在加强新兴欧洲绿色数据空间（AD4GD联盟2023年）内的监测能力。诸如Horizon Europe WIDERA（“扩大参与和传播卓越”）（欧盟委员会2021年）等项目提供了解决非欧盟国家湿地生物多样性监测中的标准化、方法论和管理不足的机会。同时，Erasmus+（欧盟委员会2021a）通过战略伙伴关系和知识联盟支持能力建设和标准化。在过去十年中，多个欧盟和成员国资助的倡议专注于河流和湿地生物多样性监测，形成了几个能够支持标准化监测方法的信息平台（例如Freshwater Platform和欧洲环境署的淡水数据门户）。欧洲生物多样性和生态系统主题中心还关注欧盟淡水环境的现状和趋势，并致力于制定和支持符合欧盟生物多样性战略2030（欧盟委员会2020年）和气候变化缓解努力的监测要求和方法。这些资金工具、平台和监测倡议的格局为构建更加集成、可比且与政策相关的湿地监测系统奠定了基础。

欧洲的湿地，包括洪泛区、泥炭地和沿海生态系统，正日益受到气候变化、土地利用强度增加以及政策框架不一致的协同压力的影响（Schipper等人2024年）。水文变化、营养负荷、基础设施发展和气候极端事件的相互作用正在加速湿地退化和生物多样性的丧失。这些累积影响表明，湿地衰退不是由单一因素驱动的，而是由环境、社会经济和治理维度之间的系统相互作用造成的。因此，加强湿地生态系统的韧性需要综合方法，解决生态动态和制度缺陷。不一致或冲突的政策——如促进排水的农业补贴、改变水文连通性的基础设施项目以及分散的气候和生物多样性目标——会削弱恢复工作并降低监测效果。克服这些矛盾需要跨部门政策协调，并将湿地监测结果纳入多个治理层面的决策过程中。这些压力凸显了为什么监测工作不能继续碎片化：一个面向未来的系统必须能够检测气候、水文、生态和社会经济因素的综合影响。为了实现这一目标，欧洲需要全面、协调且跨国的监测框架，以捕捉这些因素之间的多维度相互作用。泛欧数据集和合作监测网络应指导管理者和政策制定者基于证据做出关于生物多样性保护、恢复和基于自然的解决方案（NbS）的决策。一个协调的科学监测系统应整合现场生态观测、水文测量以及先进的遥感和建模工具，以实现数据跨区域的可比性和升级。同时，开发有针对性的评估工具对于评估保护和恢复措施的有效性和长期可持续性至关重要。公民科学可以通过扩大空间和时间覆盖范围、促进地方参与度以及提高社会对保护行动的接受度来进一步增强监测工作。技术创新，如人工智能辅助的移动应用、公民科学项目和开放获取的数据平台（例如iNaturalist、FLOW和Restore4Life），使得公众参与更加便捷且具有科学价值（von G?nner等人，2024a；Mason等人，2025）。当这些举措得到适当的结构化和验证后，它们可以补充专业监测，特别是在早期预警和生态评估方面。然而，科学验证的方法和政策一致性仍然是基础。尽管在欧盟水框架指令（WFD）以及栖息地和鸟类指令下收集了大量生物数据，但由于缺乏整合的环境、水文和社会经济变量，难以区分自然变化与人为和政策驱动的变化。因此，整合生物、环境和气候数据集对于揭示因果机制、量化恢复效果以及为适应性管理和政策评估提供信息至关重要。此外，将新兴技术（如基于人工智能的物种识别、高光谱传感器和地球观测指标）嵌入监测框架中可以提高准确性、效率和成本效益（Moersberger等人，2024；Lumbierres等人，2025）。这些工具促进了监测、管理和政策之间的实时反馈循环，使能够及时应对生态压力和社会政治挑战。尽管取得了这些进展，但监测工作仍然资金不足且机构分散，在预算有限的情况下往往被视为次要任务。这种机构优先级的缺失反映了政策不一致性的更广泛问题，即监测责任分散在各个部门之间，协调性薄弱，对决策的反馈有限。总之，长期、综合且资金充足的监测必须被视为有效湿地恢复和治理的基石。加强解决气候、人为和制度因素综合影响的方法论和政策框架对于提高湿地韧性至关重要。将未来的湿地监测与欧盟范围内的适应、生物多样性和农业政策对齐，并确保其相互协调，将是实现生物多样性、生态系统服务和人类福祉可衡量效益的关键。河流和洪泛区的恢复越来越多地被视为一项社会经济投资模式，而不仅仅是生态干预（Machá?等人，2026）。在这个框架下，创新监测通过提供量化生态系统服务、降低投资风险和展示长期经济回报的实证基础发挥着关键作用。先进的监测技术，如传感器网络、遥感和基于人工智能的数据分析，能够实时评估水文动态、沉积过程和生物多样性结果。这些数据不仅加强了成本效益分析（Barbier等人，2011），还通过促进透明度、利益相关者参与和公众信任增强了社会合法性（Turner等人，2000）。此外，强大的监测系统能够刺激技术创新和市场发展，创造生态数据服务的新机会，并促进绿色金融的获取，其中可衡量的可持续性指标的需求日益增加（de Groot等人，2010）。因此，创新监测应被视为一种战略投资，将湿地恢复转变为一种可信的、适应性强且经济可行的气候韧性和可持续区域发展路径。人工智能的快速发展为将异构数据流合并到共享分析环境中创造了现实途径，在其中可以发现模式、识别差距并以前所未有的准确性生成预测（Rafiq等人，2025）。将社区生成的知识与专家驱动的监测和人工智能支持的分析相结合，开辟了一种机制，使地方参与产生的影响远远超出本地范围。更重要的是，它培养了集体意识，并将个人贡献转化为能够塑造景观理解、价值和管理的社会力量。最有效的综合监测系统预计是将技术创新与气候信息建模和长期生态基线相结合的系统。在共享的建模框架内整合遥感、无人机调查、现场传感器、分子工具和公民生成的观测数据，将能够更早地检测到生态变化，更清晰地归因于驱动因素，并更可靠地评估恢复结果。这种整合还将为《自然恢复条例》及相关欧洲政策承诺下的适应性治理提供所需的信息支持，并加强支持大规模恢复的资金项目的证据基础（Klusmann等人，2026；Stoffers等人，2026）。因此，综合监测既是一项技术投资，也是一项社会投资，它将个人和集体参与转化为在整个大陆范围内维持湿地生态系统的可行知识。

**附加信息：**
- **利益冲突**：作者声明不存在竞争利益。
- **伦理声明**：未报告伦理声明。
- **人工智能的使用**：未报告使用人工智能的情况。
- **资金支持**：本工作得到了联邦自然保护局（BfN）的支持，资金来自联邦环境、气候行动、自然保护和核安全部（BMUKN）（项目编号3521830200和项目编号352560010A）。作者衷心感谢塞尔维亚共和国科学、技术发展和创新部（拨款编号451-03-137/2025-03/200125和451-03-136/2025-03/200125）的财政支持，以及通过欧盟“地平线欧洲”研究和创新计划（Restore4Life项目，拨款协议编号101112736，多瑙河流域湿地复合体的恢复作为生命支持系统）、SpongeBoost（拨款协议编号101112906，提升淡水生态系统的自然海绵功能以提供多效益绿色解决方案）、MERLIN（拨款协议编号101036337，在景观背景下主流化淡水相关生态系统的生态恢复：创新、扩大规模和转型）和ClearClimate项目（由欧盟玛丽·居里行动（MSCA）资助，拨款协议编号101131220，参与有意义的气候行动的方法和服务）提供的资金支持。

**作者贡献：**
- **概念化和总体目标**：Du?anka Cvijanovi?负责概念化和整体目标的制定。
- **初稿撰写**：所有作者共同撰写了初稿。
- **写作、审稿和编辑**：所有作者都参与了写作、审稿和编辑工作。
- **监督**：所有作者都对结果进行了讨论并参与了最终稿件的完成。

**作者ORCID：**
- Du?anka Cvijanovi?：https://orcid.org/0000-0001-8732-1269
- Barbara Stammel：https://orcid.org/0000-0003-3208-4571
- Maja Novkovi?：https://orcid.org/0000-0002-7646-3998
- Mihai Adamescu：https://orcid.org/0000-0002-3056-8444
- Marta Baumane：https://orcid.org/0000-0003-0184-9252
- Aletta Bonn：https://orcid.org/0000-0002-8345-4600
- Thomas Ehlert：https://orcid.org/0009-0005-3275-8996
- Julia von G?nner：https://orcid.org/0000-0002-5901-9158
- Kathrin Januschke：https://orcid.org/0009-0004-7371-1839
- Ute Susanne Kaden：https://orcid.org/0000-0003-3167-959X
- Cor Schipper：https://orcid.org/0000-0001-9539-9138
- Christiane Schulz-Zunkel：https://orcid.org/0000-0003-3268-2897
- Mathias Scholz：https://orcid.org/0000-0002-8463-9500

**数据可用性：**
- 本研究的所有支持数据均包含在正文中。