鸟类是否对城市溪流综合征产生响应？

《Aquatic Sciences》：Do birds respond to the urban stream syndrome?

　　

河岸植被（riparian vegetation）作为水生生态系统与陆地生态系统之间的过渡区，在生态系统功能中发挥重要作用。在本研究中，研究人员旨在评估鸟类群落（bird communities）对城市化导致的溪流生态系统（stream ecosystems）退化的响应，并评估其作为超越水生大型无脊椎动物群落（aquatic macroinvertebrate communities）的流水生态系统（lotic ecosystems）生态指示生物的潜力。为此，研究人员选择了15条城市溪流（urban streams）（科英布拉，葡萄牙），覆盖一条城市化梯度（urbanisation gradient）。研究人员进行了鸟类调查（bird survey），以表征河岸区域（riparian areas）和溪流河道（stream channels）中现有的群落。此外，研究人员还表征了水生大型无脊椎动物群落（即河流中公认的生物质量要素（biological quality element））、水的物理化学质量（physicochemical quality）、水文形态条件（hydromorphological conditions）以及河岸植被结构（riparian vegetation structure）。鸟类组合（Bird assemblage）的组成深受河岸植被覆盖度、栖息地质量（habitat quality）和水文形态改变（hydromorphological alterations）的影响。食虫鸟类（Insectivorous bird）的物种数量与乔木和灌木覆盖度呈正相关，与河岸退化呈负相关，而食谷鸟类（granivorous birds）的数量在更城市化的区域和退化的生态系统中增加。城市溪流中鸟类组合的多维模式（Multidimensional patterns）可区分为两组，分别与较好或较差的环境条件相关。这些模式与由大型无脊椎动物数据给出的溪流生物质量分类（biological quality classification）仅存在部分对应。生物-环境相关分析（biological-environmental correlation analysis）进一步强调，河岸植被结构和组成，连同水文形态质量（hydromorphological quality）和水质（water quality），解释了鸟类和无脊椎动物组合的组成，尽管前者对鸟类群落更为重要。研究人员得出结论，鸟类分布（bird distribution）可能提供关于河岸完整性（riparian integrity）的宝贵信息，并可作为评估城市溪流生态状况的补充工具。

### 论文解读：鸟类对城市溪流综合征的响应——以葡萄牙科英布拉为例

#### 研究背景与问题

城市溪流生态系统因人类活动（尤其是城市化）而面临深刻改变，包括河道改造、河岸退化、原生植被丧失、外来物种入侵及水体污染等，这些压力统称为“城市溪流综合征”（urban stream syndrome）。此类改变对水生生物群落产生显著影响，但现有生态监测体系（如欧洲水框架指令Water Framework Directive, WFD）主要依赖水生生物指数（如基于大型无脊椎动物的葡萄牙无脊椎动物指数IPtI），这些指数虽能反映水生过程，但对河岸区域的响应仅为间接评估。河岸植被（riparian vegetation）作为水生与陆地生态系统的关键过渡带，其结构与组成直接影响鸟类群落（bird communities）的栖息地质量。鸟类作为高移动性生物，能快速响应环境变化，且能通过取食水生昆虫将能量从溪流传递至陆地系统，但它们在溪流监测中常被忽视。当前研究缺乏对鸟类作为城市溪流生态指示生物（ecological indicators）潜力的系统评估。为此，研究人员在葡萄牙科英布拉（Coimbra）的15条城市溪流中，沿城市化梯度（urbanisation gradient）开展研究，旨在：(1) 评估城市化及河岸植被退化对鸟类群落的影响；(2) 探究鸟类群落组成是否反映通过大型无脊椎动物评估的溪流生态质量，从而评价鸟类作为生物指示物（bioindicators）的潜力。该论文发表于《Aquatic Sciences》。

#### 关键技术方法

研究人员于2022年3月至5月在科英布拉市选取15条城市溪流（样本来源：科英布拉城区内不同流域，站点距市中心≤8公里），沿100米×25米样带进行鸟类调查（两次5分钟点计数，间隔1小时）；同时依据官方多栖息地采样协议采集底栖大型无脊椎动物（500微米孔径手网，6×1米踢网采样），鉴定至最低分类阶元并计算IPtI及生态质量状况（EQS）；采集水样测定铵、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和总磷浓度；利用FAME（Fish-based assessment method for the ecological status of European rivers）协议与改造的河流栖息地调查（RHS）协议评估水文形态改变；量化河岸植被结构（草本、灌木、乔木覆盖度得分）及不透水面比例（源自哥白尼高分辨率不透水面层，1000米×1000米缓冲区）。采用Spearman秩相关、非度量多维尺度分析（MDS）及生物-环境相关分析（BioEnv）进行数据解析。

#### 研究结果

**（1）鸟类群落（Bird assemblages）**
共记录265只个体，分属29种及4个食性功能群（食虫、食谷、杂食、食鱼）。乌鸫、黑顶林莺、金丝雀和家麻雀为最常见物种。食虫鸟类物种多样性最高（15种），食鱼鸟类仅翠鸟1种。各站点的鸟类丰富度（4-13种）和多度（10-28只/5分钟）变异显著，且功能群比例差异明显。

**（2）溪流的环境与生物学特征（Environmental and biological characterisation of the streams）**
15条溪流覆盖显著的环境退化梯度：FAME总分范围11-31，栖息地质量评估（HQA）17-45，栖息地改造得分（HMS）130-2295，河岸植被得分4-11。共鉴定71个大型无脊椎动物分类单元（67科，44,369个个体），IPtI值0.17-1.389，对应EQS从优到差（1-5级）。其中uS2（Coimbra-b）在生物学质量和鸟类丰富度上均最低，uS7（S?o Rom?o）分类多样性最高。

**（3）鸟类群落与溪流环境特征的关系（Relationships between bird assemblages and the environmental characteristics of the streams）**
Spearman相关分析显示：食虫鸟类丰富度与总FAME得分呈负相关（rs=-0.56，p<0.05），与HQA呈正相关（rs=0.55，p<0.05）；食谷鸟类多度与HQA呈负相关（rs=-0.55，p<0.05）；杂食鸟类丰富度和多度均与城区面积呈正相关（rs=0.60和0.58，p<0.05）。MDS分析将站点分为两组：组1（uS5、uS7、uS9、uS15、uS16）具较高栖息地改造和较低丰富度；组2（uS4、uS6、uS8、uS10、uS11、uS13、uS14）具较高河岸植被覆盖和较高丰富度；uS2、uS3、uS12为离群点。专性食虫鸟类（如塞氏苇莺）仅见于组2，而广食性杂食/食谷鸟类（如家麻雀）在组1更常见。

**（4）鸟类群落与基于大型无脊椎动物数据的溪流生物质量的关系（Relationship between bird assemblages and biological quality of streams according to macroinvertebrate data）**
BioEnv分析表明：鸟类群落的最佳预测变量为灌木覆盖度、植被得分、乔木物种数、总FAME和铵浓度（r=0.392）；无脊椎动物群落的最佳预测变量为植被得分、乔木物种数、RHS流速类型、磷酸盐和总磷（r=0.531）。将IPtI分类叠加至鸟类MDS图中，未发现明显对应模式：组2中包含“良好”和“差”等级的站点，组1中除一个“差”等级外均为“优”等级。这说明鸟类与无脊椎动物对溪流不同环境变量的响应存在差异。

#### 讨论与结论

讨论部分指出，科英布拉城市溪流的鸟类群落以广食性雀形目食虫和食谷鸟类为主，缺乏涉禽、水禽等水生专性物种，表明小溪流栖息地局限性。鸟类组成受河岸植被结构和栖息地质量强烈驱动：食虫鸟类依赖乔木、灌木覆盖度及由此增加的昆虫生物量；食谷/杂食鸟类在城市开放区（通常为草本植物覆盖）占优势，反映城市化导致的栖息地专化性下降。MDS和BioEnv分析证实，虽然鸟类和无脊椎动物均受城市化影响，但鸟类更直接响应植被相关变量，而无脊椎动物主要受河道内水质和水文条件驱动。因此，基于无脊椎动物的IPtI指数与鸟类群落结构仅部分一致，两者捕捉了溪流生态系统质量的不同维度。研究人员强调，将鸟类调查纳入城市溪流监测，可提供关于河岸栖息地状况的补充信息，但不能替代现有无脊椎动物评估框架。建议未来开发针对溪流鸟类群的敏感性指数（类似EPT分类群的权重赋值），以完善生态监测体系。

**研究结论（翻译原文结论段）：**
研究人员得出结论，鸟类分布（bird distribution）可能提供关于河岸完整性（riparian integrity）的宝贵信息，并可作为评估城市溪流生态状况的补充工具。