斯幸峰教授团队在《Urban Forestry & Urban Greening》发现保护鸟类物种实现生物多样性保护和生态系统服务维持的双赢

2023年8月15日，华东师范大学生态与环境科学学院斯幸峰团队在国际学术期刊Urban Forestry & Urban Greening发表题为“Characterizing bird species for achieving the win-wins of conserving biodiversity and enhancing regulating ecosystem services in urban green spaces”的研究成果。该研究整合指示种（indicator species）和伞护种（umbrella species）的概念，提出了实现生态系统服务保持及生物多样性保护双赢的方法，并分析了绿地鸟类调查数据和绿地调节服务变化的趋势（生态系统服务是人类从生态系统获得的惠益，调节服务是其重要组成部分，如气候调节等），证明了以部分雀形目鸟种为导向的保护策略具有使大部分共现鸟类获益并能促进调节服务维持在相对较高水平的潜力。研究表明保护特定鸟类物种可作为实现生物多样性保护及调节服务提升双赢的桥梁，这为城市绿地规划设计中达成生物多样性保护及生态系统服务提升策略的制定提供科学参考。

在不破坏生物资源的条件下改善人类福祉是二十一世纪的核心挑战。绿地在缓解城市化的生态影响方面发挥着关键作用，可促进人类福祉并缓冲城市生物多样性丧失。在制定有效的城市绿地规划和管理策略时，我们有必要了解生物多样性与生态系统服务之间的联系。然而，旨在优先考虑生物多样性保护的措施可能并不总是有助于生态系统服务提升，反之亦然。因此，考虑如何协调生物多样性保护与生态系统服务提供之间的关系，这将有助于设计有效的双赢策略（图1）。

图1 生物多样性保护与生态系统服务提升双赢概念图。

目前，对于如何在保护生物多样性的同时又能加强生态系统服务的了解较为有限。为此，研究团队提出一种在生物多样性保护和生态系统服务供给之间建立联系的方法：优先考虑特定物种作为代理种（surrogate species），基于代理种种群保护而制定的策略，可使共现物种受益并能促生态系统服务维持在较高水平。因此，代理种的确定需要满足两个条件：一是保护其能使共现物种获益，二是保护其能促进高生态系统服务的维持。

图2 研究区位图。(a)上海市的位置，(b)研究区域，(c)每种绿地类型的研究地点和相应的鸟类调查样线。

鸟类对环境变化高度敏感，被广泛用于指示人类干扰或环境质量。在城市生态系统服务中，绿地系统在调节服务方面发挥着重要作用。研究团队以上海市3种绿地类型的12块绿地（图2c）为研究样点，基于Google Earth高清影像及实地调研对绿地样点的土地利用现状进行矢量化并基于价值当量因子法计算空气净化、气候调节、水调节及环境净化调节服务，合作单位上海市林业局对绿地样点进行为期60个月的鸟类调查（2014年3月至2019年2月）。

图3 不同绿地类型中鸟类物种丰度（a–b）和丰富度（c–d）月变化趋势。

在60个月的调查期内，共观测到鸟类140种（其中留鸟41种，迁徙鸟99种）；每种绿地类型中，留鸟的月均值物种丰富度和丰度均高于迁徙鸟（图3）。鉴于留鸟常年停留在相对固定区域更能反映周围环境等的变化，绿地类型的不同会影响鸟类的组成，研究团队考虑关注留鸟类群的月度调查数据分绿地类型探索鸟类物种是否具有成为代理种的潜力。首先，每月基于计算的调节服务价值采用k-means聚类算法将研究样点分为“高值组”和“低值组”，结合每月留鸟物种丰度，采用指示种分析方法（Indicator Species Analysis）确定每月每个绿地类型中调节服务“高值组”的指示鸟种；其次，利用伞护指数（Umbrella Index）按绿地类型分别对所有鸟类物种进行排序，每种绿地类型中将UI值大于UImean+SD的留鸟物种选作伞护种；最后，在各绿地类型中将同时作为指示种和伞护种的鸟种确定为代理种。

图4 森林公园、城市公园和防护林带的每公顷调节服务经济价值趋势图。

结果显示：绿地调节服务价值呈现出季节性波动（图4）；指示鸟种以杂食性和树栖为主（20种），伞护鸟种多属于指示鸟种的子集（9种）。综合来看，研究区域绿地共识别出7种代理鸟种（既是满足共存鸟种保护的伞护种又是高调节服务价值的指示种），代理种主要来自雀形目（图5）。

图5 上海森林公园、城市公园和绿化带中的鸟类代理种。y轴表示物种指示高调节服务的潜力。圆圈数对应于每种鸟作为高调节服务月指示种的次数；x轴为伞护种，根据其在研究样点的出现频率从左到右降序排列。

了解代理鸟种的种群动态可以为绿地鸟类多样性和调节服务的状态提供信息，有助于优化绿地规划和管理策略。此外，研究中三种绿地类型的鸟类代理物种缺乏一致性，强调了选择多物种作为生物指标的重要性，即使用多个代理物种相较于单一物种可以提高捕捉生物多样性和生态系统服务变化的可靠性。本研究的概念方法整合了指标种和伞护种，为建立生态系统服务维持与生物多样性保护之间的联系提供了较为可靠的工具。研究方法有助于推动同时实现生物多样性保护和生态系统服务提升的绿地规划，并可应用于景观可持续管理决策中。

华东师范大学生态与环境科学学院博士研究生刘巷序为第一作者，斯幸峰教授为通讯作者，博士后赵郁豪、曾頔、杨阳河山，博士研究生李万德，硕士研究生康熠、魏广鹏，上海市林业局袁晓和薄顺奇为共同作者。本研究感谢所有参与鸟类调查的志愿者。本研究受到上海市城市化生态过程与重点实验室开放课题（SHUES2020B03）和中央高校基本科研业务费专项资金资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ufug.2023.128064