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本文通过整合植物标本馆（herbarium）记录与iNaturalist公民科学（citizen science）观测数据，为澳大利亚皇家国家公园（Royal National Park, RNP）和美国约塞米蒂国家公园（Yosemite National Park）构建了动态维管植物物种名录，并依据“最近发现物种”（recent discoveries，1990年后首次记录）和“长期未观测物种”（long unobserved species，最近记录早于1990年）的分类，探讨了在保护区尺度上追踪物种迁入（new arrivals）与局地灭绝（local extinctions）的可行性与挑战。研究强调了在气候变化背景下，利用公民科学数据流更新传统静态物种名录，对于实现有效保护管理（conservation management）的重要意义。
引言
自然种群本质上是动态变化的，物种会经历局地灭绝和分布区扩张。然而，这些自然动态已被人类活动严重打乱。了解物种迁入与局地灭绝的动态，不仅对推进生态学理论至关重要，也对指导保护管理策略具有重要意义。当前，对新迁入和局地灭绝的评估通常在两个截然不同的尺度上进行：精细尺度的样地和更广泛的区域评估（如州或国家层面）。而在这两个极端之间，是保护区尺度，许多重要的保护决策在此实施。在保护区尺度上，可以将重点放在自建立以来土地利用变化最小的自然群落上，并且其边界通常足够大，可以包含每个物种的多个种群，因此单个种群的随机损失不会被视为灭绝。
为了记录保护区尺度的自然多样性，包括入侵物种和稀有本土物种，保护区管理者投入了大量资源来汇编和管理物种名录。这些举措提供了全面的时间快照，但如果没有定期更新和版本控制，它们可能无法捕捉每个物种存在的历史和持续变化。转向动态的生物多样性评估面临一个主要的数据科学挑战：在考虑观察偏差、检测差异以及大量采样、分类学更新和数据管理的需求下，跟踪新迁入和局地灭绝的物种。其中一个最大的障碍是“没有证据不等于证据不存在”的困境，评估灭绝也存在“罗密欧错误”的风险——即错误地宣布一个物种已灭绝，而实际上它仍然存在。
公民科学的兴起以及国家和全球数据整合工作，为理解这一中间尺度的新迁入和局地灭绝提供了机会。全球公民科学平台（如iNaturalist）促成了前所未有的、与可靠采集地点和日期相关联的生物多样性发生记录的大量涌入。这种新且广泛的数据流，与致力于数据合成和协调的组织的数字化传统馆藏数据相结合，为监测生物多样性和推动保护工作提供了机遇。
材料与方法
本研究选择美国加利福尼亚州的约塞米蒂国家公园和澳大利亚新南威尔士州的皇家国家公园作为案例。这两个公园分别是世界第四和第二古老的国家公园，拥有多样的植被群落和丰富的植物学研究历史。对于每个公园，我们广泛整理了三个数据流——数字化的植物标本凭证、iNaturalist的研究级观测记录以及官方专家汇编的公园物种列表——并将它们整合为一个“有史以来”的物种总名录。在数据整理过程中，我们发现了标本和iNaturalist记录中都存在的鉴定和地理配准错误。虽然这两个保护区的标本代表的分类群数量都多于iNaturalist观测记录，但我们在标本中也发现了更多的鉴定和地理配准错误。
对于约塞米蒂，整理后我们纳入了来自850多名植物采集者、跨越169年的37,088份标本。在过去50年（包括后来数字化的、带有准确观测日期的胶片照片）中，4029名公民科学家贡献了27,997条研究级iNaturalist观测记录。对于皇家公园，我们纳入了来自600多名植物采集者、跨越182年的6023份标本。在过去44年中，610名公民科学家贡献了10,814条研究级观测记录。
我们将最近记录早于1990年的物种定义为“长期未观测物种”，而首次记录在1990年及之后的物种定义为“最近发现物种”。选择1990年作为分界点有两个原因：首先，约35年代表了两个保护区内大多数物种至少一个完整的世代周期；其次，1990年早于大多数上传到iNaturalist的记录，因此我们可以评估哪些分类群是通过近期的标本采集活动重新发现的，哪些是通过公民科学记录发现的。
结果与讨论
丰富的植物多样性
约塞米蒂和皇家国家公园的植物区系非常丰富多样。截至2024年5月，分别记录了1569种和1213种有记录的维管植物物种（至少有一份植物标本或研究级iNaturalist观测记录）。对“长期未观测物种”和“最近发现物种”的分类，为理解这两个具有历史和生态意义的古老国家公园内植物区系的动态提供了视角。
近期发现物种
在过去35年里，有数百个新物种被添加到约塞米蒂和皇家公园的植物区系中。这些新记录的物种主要分为两类：1）历史性发现失败，即先前未被检测到或被忽视的分类群；2）真正的新迁入者。由于即使在世界上采样最充分的保护区，重建过去也存在不确定性，确定一个物种属于哪一类别具有挑战性。
区分历史遗漏和真正的新迁入通常依赖于对历史记录的解释。一个普遍的假设是，引进物种更可能是真正的新迁入者，而稀有、难以观察或短暂出现的本土物种更可能代表历史检测失败。引进物种倾向于在交通走廊、水路和居住区附近建立种群。约塞米蒂由于道路网络相对有限、海拔较高且被国家森林荒野环绕，预计新的引进物种相对较少。在1990年后首次发现的95种引进物种中，大多数发现于公园最繁忙的两个地点——约塞米蒂山谷和瓦沃纳附近。相比之下，皇家公园的主要道路、铁路线和郊区边界促进了更频繁的物种引入。自1990年以来记录的116种引进物种很可能是真正的新迁入者。由于环境变化，特别是气候变暖加速了山区的向上迁移，本土物种的分布范围也会随时间变化。
长期未观测物种
截至2024年5月，两个保护区都有相当数量的物种自1990年以来没有植物标本或iNaturalist观测记录。约塞米蒂的长期未观测物种（217种，占植物区系的14%）少于皇家公园（348种，占29%）。这些物种主要分为两类：1）真正的局地灭绝或根除；2）被忽视或未被采集的分类群。一些“长期未观测”物种也可能是由于鉴定错误或名称误用造成的错误记录。
过去十年公民科学数据的急剧增加在原始观测数量上起到了弥补作用，但iNaturalist观测记录相对于禾草类和引进类群，明显偏向于艳丽的本土物种。公民科学观测的性质可能导致历史上被采集过的不显眼植物（例如禾草和莎草）由于公民科学的注意力偏差以及同时期标本采集量的下降，而表现为长期未观测。类似的数据缺口也可能存在于其他难以观察的类群。
建立局地灭绝的证据尤其困难，因为存在“没有证据不等于证据不存在”的问题。对于长期未观测的引进物种，其中一些可能在首次发现后被有意清除，或者它们可能代表了从未真正在该地区归化并自行消亡的短暂出现。长期未被检测到的本土物种的最后观测记录，既包括曾经出现在密集记录区域的物种，也包括来自偏远、难以到达地点的罕见记录物种。
公民科学的作用
近年来，生物多样性数据发生了巨大变化：在许多情况下，新的博物馆和植物标本采集量下降，而公民科学记录——尤其是来自iNaturalist的记录——呈指数级增长，现在在主要数据库中的数量已超过基于标本的记录。这一趋势在约塞米蒂和皇家公园也很明显，并且没有逆转的迹象。
iNaturalist每日来自数千名观察者的输入产生了一个近乎连续的低成本数据流，极大地提高了物种的重新检测率——特别是对于显眼的常见分类群。其广泛的覆盖范围也增加了偶然捕获稀有、短暂和一年生物种的可能性。相比之下，植物标本馆可能不优先采集丰富的类群和受威胁的类群（目前允许采集的），并且处理时间较慢。
虽然iNaturalist提供了大量即时可用的记录，但许多物种仅凭照片难以验证，或需要专家关注。植物标本凭证提供了明确的、可重新检查的证据，但采集、保存和数据库化需要大量时间。因此，将iNaturalist观测记录与植物标本凭证相结合，为跟踪两个保护区的近期发现和长期未观测物种提供了最可靠的方法，这种结合的资源为保护区管理者最有效地利用植物学家和公民科学的互补努力指明了方向。
尺度对变化检测的影响
采样尺度既影响方法学，也影响管理意义。在样地尺度，“伪周转”仍然是一个主要问题，由采样方差、波动的可检测性和观察者不一致性驱动。相比之下，保护区尺度的方法可以通过更广泛的数据聚合来稀释局部偏差，尽管它们面临其他采样挑战。基于样地的方法擅长检测物种丰度的细微变化（未来可能局地灭绝的早期指标），但样地采样法的有限覆盖范围可能忽略新迁入物种，并且无法在样本中捕获稀有、易灭绝的物种以及可能在不同年份出现在景观中不同位置的短暂物种。将保护区尺度的数据（包括数千名植物学家和公民科学家的努力）与样地尺度的数据整合，为估计新迁入和局地灭绝的速率提供了一条互补的途径。
历史记录数量对变化检测的影响
本研究聚焦于世界上采样最充分的两个国家公园，其丰富的采集历史可追溯至150多年前。然而，即使是这样规模的采集工作，显然也未能观测到公园内的许多本土分类群，因为在这两个保护区内大多数新观察到的本土物种是生长在偏远、受限地区的多年生植物，不太可能代表真正的新迁入者。虽然应使用所有可用的数据流为所有保护区编制历史基线物种发生名录，但对于采样较差的地区，可以从更新的数据编制名录，作为可与30年后进行比较的“起点”。同时，我们的方法应应用于其他采样非常充分的国家公园，特别是那些经历最小土地利用变化的地区，例如美国或欧洲部分地区，以提供额外的比较点。我们的方法可能最适合靠近大都市区或其他人口中心的保护区，因为这些地区通常已经是公民科学记录的热点地区。同样，将我们的方法扩展到维管植物之外，应用于一组具有代表性、数据丰富的无脊椎动物（如蝴蝶或蜻蜓目）也具有巨大潜力。
未来方向
保护区的静态物种名录是无法完全捕捉不断变化的植物区系的快照。我们研究了160多年的植物学数据，整合了专业采集和公民科学，以突显在保护区尺度实现物种名录动态化的价值。我们在约塞米蒂和皇家国家公园的研究揭示了不同数据流中的关键空白和偏差，展示了公民科学数据现在在理解公园植物区系方面发挥的关键作用，并揭示了主要的研究机遇。不完整的数据流（无论是过去还是现在）意味着我们的“长期未观测”和“近期发现”物种列表极不可能在所有情况下都代表真正的局地灭绝或新迁入物种，但它们确实为理解在日益遭受人类影响的世界中的物种动态提供了一条途径。
我们认为，尽管存在方法学上的困难，但在保护区尺度上估计物种周转率应成为保护优先事项，并且在植物学采集量下降的背景下，解决公民科学数据中的偏差对于准确跟踪新迁入和局地灭绝至关重要。专业植物学家的时间和精力这一极其宝贵的资源，可以最高效地用于针对公民科学关注的洪流可能遗漏的那些物种（即针对禾草类、难以拍摄的物种进行有针对性的植物学家采集工作），或无法正确识别的物种（例如，专家为iNaturalist观测提供鉴定支持，以放大这些数据的价值）。尽管如此，我们强调无论分类群如何，继续采集凭证标本并存放到植物标本馆，并同时培训新的植物学家正确进行这项工作的重要性。
为了改进未来的调查，我们建议维护两个互补的长期未观测物种列表：一个适用于公民科学家的易于识别的分类群，另一个适用于需要专业植物学家和针对性搜索的难以识别的物种。同样重要的是，新发现的引进物种在根除之前应用标本和/或iNaturalist观测记录进行记录（并标明该物种已被移除）。公民摄影师和专家鉴定者之间的合作进一步丰富了数据。最后，估算调查工作量将有助于完善局地灭绝概率的估计，指导本地化管理和更广泛的气候变化评估。
