基于功能性状耦合的南京城市鸟类群落生态系统服务空间分异机制与调控策略

《Avian Research》:From traits to services: How urban avian communities support ecosystem services in Nanjing, China

【字体: 时间:2026年02月15日 来源:Avian Research 1.7

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  为解决高密度城市中鸟类多样性保护与生态系统服务供给失衡的难题,本研究整合公民科学数据与功能性状框架,揭示了环境梯度如何通过响应-效应性状耦合驱动鸟类介导的调节/文化服务空间分异,为韧性城市生态规划提供量化依据。

  
当城市天际线不断被摩天大楼切割,当混凝土取代了林间空地,那些曾经在枝头欢唱的鸟类是否还能为都市人提供自然馈赠?在全球快速城市化背景下,生物多样性保护与生态系统服务供给的矛盾日益尖锐。南京作为长江三角洲高密度都市代表,其生态空间压缩与人口集聚的双重压力,使得鸟类这类环境敏感指示物种的生存状况成为衡量城市生态健康的关键标尺。传统研究多聚焦单一服务维度或物种数量,而忽视功能性状如何通过环境筛选重塑服务供给机制,亟需构建“环境梯度-性状响应-服务产出”的传导链条。
本研究创新性地将四年公民科学观测数据与31种鸟类功能性状整合,建立300米网格化分析框架。通过第四角模型揭示NDVI(归一化植被指数)与食果性呈显著负相关,而建筑密度对13类群落尺度效应性状具普遍抑制作用。冗余分析证实植被覆盖是提升保护物种丰度、暖色系羽色等文化服务的关键,而空间自相关热点多分布于滨水生态交错带。该研究首次在亚热带城市实现鸟类介导服务的三维可视化,发现声景服务在建筑密度与最大斑块指数驱动下呈现复杂响应,而哺乳动物捕食服务则对建筑高度敏感。
技术方法上,研究团队构建标准化数据处理流程:从中国观鸟记录中心获取10万+条观测数据,经坐标纠偏与时空一致性筛选后,结合AVONET等数据库提取15种响应性状(如体型、食性)和16种效应性状(如羽色、声频)。采用第四角模型解析性状-环境互作,冗余分析与层次分割量化环境驱动贡献,克里金插值与LISA(局部空间自相关)刻画服务空间聚类模式。
3.1 基于公民数据的南京鸟类分布概览
数据显示199种鸟类中雀形目占比54%,常见城市适应种(如白头鹎)占观测总量40%,反映城市化对物种组成的过滤效应。系统发育树显示功能性状分化显著,为后续性状-服务关联分析奠定基础。
3.2 响应性状与环境变量的相互作用
食果性对NDVI响应最强(|β|=0.115),但呈负相关,暗示城市绿地植被结构可能限制果实资源供给。夜光强度显著抑制食哺乳动物物种,而坡度促进林下层觅食行为,揭示微地形对功能分化的调控作用。
3.3 效应性状与关键响应性状的关联
食果性与喙长、林下层觅食呈正相关,形成“形态-行为-功能”耦合链条。体重与保护等级正相关,而暖色羽色与地面觅食负相关,表明视觉系服务提供者更依赖隐蔽生境。
3.4 群落尺度效应性状与环境变量关联
NDVI对11类效应性状有正向效应,尤其提升保护物种与暖色羽色丰度。建筑密度与不透水面则对13类性状产生抑制作用,凸显建成环境对功能多样性的系统性约束。
3.5 各生态系统服务的关键环境变量识别
层次分割显示声景服务受建筑密度(正)与高度(负)双重调控,羽色服务依赖坡度与建筑高度。哺乳动物捕食服务仅与建筑高度负相关,而其他食性调节服务在建成区反呈提升趋势。
3.6 南京鸟类生态系统服务空间分析
服务热点呈“滨水廊道+绿心串联”格局,如幕燕滨江带集中哺乳动物捕食服务。LISA分析发现高服务-高城市化集群(如新街口绿岛),证实优质小微生境可突破城市化梯度限制。
研究结论强调,城市形态通过“环境筛选-性状耦合-功能表达”三级路径塑造服务供给。NDVI是多数服务的正向杠杆,而建筑密度与不透水面构成系统性约束。滨水生态交错带和连通性绿地是服务热点区,建议通过垂直绿化与屋顶花园等“生态填充”策略提升建成区服务效能。该框架为高密度城市提供可操作的生态规划工具,其“性状-空间”双维解析法可推广至全球快速城市化区域。
需指出本研究的局限性包括公民科学数据存在观测偏差,且未纳入昆虫等互补类群功能贡献。未来可结合声景记录仪量化行为性状,并引入交通流量等动态压力因子,构建多营养级生态系统服务评估体系。该成果发表于《Avian Research》,为协调城市生态安全与人类福祉提供了创新方法论支撑。
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