人类世岛屿生物地理学：庙岛群岛植物多样性的自然与人为驱动机制

《Ecology and Evolution》：Island Biogeography in the Anthropocene: Natural and Anthropogenic Drivers of Plant Diversity in the Miaodao Archipelago

　　本文系统研究庙岛群岛10个有人岛的维管植物多样性，通过综合调查记录485个植物类群，分析不同生活型（乔木、灌木、草本和入侵植物）的α和β多样性格局。研究发现岛屿面积是物种丰富度的最关键预测因子，而隔离度在强人为干扰下影响有限。年均风速对灌木和草本丰富度有正向效应，但降低群落均匀度；人类干扰指数显著改变群落结构但不影响物种丰富度。β多样性分析表明植物群落同时受生态位分化和扩散过程驱动，为全球变化背景下沿海群岛生物多样性保护提供科学依据。

　　

引言

岛屿生态系统因其独特的地理隔离、资源限制和生境异质性，长期以来被视为研究生物多样性形成与维持机制的自然实验室。岛屿生物地理学理论提出物种丰富度由灭绝和迁入速率平衡决定，与岛屿面积呈正相关，与隔离度呈负相关。然而，温带有人岛的多因子交互作用对物种多样性和群落组成的影响机制尚不明确。

庙岛群岛位于渤海海峡，是连接胶东半岛和辽东半岛的生态枢纽，具有多样化的地形和植被类型。作为华北典型的有人岛群，其在面积、隔离度、气候和人为干扰梯度上跨度较大，是研究岛屿植物多样性格局与环境驱动因子的理想区域。以往研究多受调查岛屿数量限制，未能整合岛屿属性、气候、景观结构和人类活动的综合效应，也缺乏对不同植物生活型环境响应差异的探讨。

材料与方法

研究区域选择庙岛群岛10个有人岛，面积范围1.21–14.28 km²，与大陆海岸距离6.89–50.92 km。通过样线法和样方法结合开展维管植物调查，记录物种生活型（乔木、灌木、草本）和入侵状态。分析8个环境因子：岛屿属性（面积A、大陆距离DM、最近岛距离DN）、景观（斑块密度PD、人类干扰指数HII）和气候（年均降水AP、年均风速AMW）。

采用物种丰富度、香农-维纳指数、辛普森指数和皮卢均匀度指数评估α多样性，基于Jaccard相异指数和NMDS分析β多样性。通过广义线性模型(GLM)、冗余分析(RDA)和Mantel检验解析环境因子对多样性的影响。

结果

物种组成与分布

共记录维管植物88科299属485个分类单元，其中乔木63种、灌木86种、草本336种、入侵植物47种。菊科、禾本科和豆科为优势科。岛屿间物种丰富度差异显著（84-226种），大树岛乔木丰富度最高（33种），陀矶岛灌木最丰富（49种），大黑山岛草本最多（170种），南长山岛入侵植物最多（25种）。多样性指数显示大黑山岛和陀矶岛整体多样性较高，南长山岛和小钦岛多样性较低。

植物α多样性影响因素

岛屿面积是所有植物生活型丰富度的最关键预测因子。与经典理论不同，隔离度（DM、DN）对丰富度影响有限，仅DN与灌木丰富度呈显著正相关。年均风速对草本和灌木丰富度有正向效应，但显著降低灌木群落的香农指数、辛普森指数和均匀度指数。人类干扰指数虽不影响物种丰富度，但显著降低全植物和草本群落的结构均匀性。年均降水对乔木丰富度的贡献高于其他生活型。

植物β多样性驱动机制

Mantel检验表明岛屿面积显著影响全植物和乔木的β多样性，大陆距离对全植物、乔木和草本β多样性有显著影响。人类干扰指数和地理距离仅对乔木β多样性产生显著效应。RDA分析显示环境因子累计解释率达41.95%-51.81%，岛屿面积对所有植物生活型分布的解释度最高，年均风速是入侵植物分布的主要驱动力。

讨论

环境因子对岛屿植物α多样性的影响

岛屿面积与物种丰富度的正相关关系支持岛屿生物地理学理论在人为干扰条件下的适用性，这与三垟湿地、舟山群岛等研究结论一致。隔离度效应的弱化可能源于人类活动促进的物种传播，以及研究区域相对较短的空间距离不足以限制多数植物扩散。年均风速通过促进风媒传播增加物种定殖机会，但持续风力筛选导致耐风物种优势度提升，从而降低灌木群落结构均匀性。人类干扰虽未显著减少物种数量，但通过生境破碎化和优势种扩张改变了群落组成结构。

物种分布格局的形成机制

岛屿面积通过增加生境异质性主导植物分布格局，年均风速对入侵植物分布的高解释度揭示了风媒传播在生物入侵中的关键作用。人类干扰和降水主要影响乔木和灌木分布，反映人工林建设和水资源敏感性对木本植物的筛选效应。大陆距离的次要影响表明仅有少数物种受扩散限制。

β多样性的生态过程解析

全植物和乔木的β多样性同时受生态位分化和扩散过程驱动，草本植物主要受扩散限制。岛屿面积差异通过生境异质性促进生态位分化，地理距离通过动物传播限制影响物种周转。乔木对人为干扰的敏感性凸显其作为生态指示剂的价值。

结论

庙岛群岛植物多样性格局由多维度环境因子共同塑造，自然属性和人为干扰的耦合效应在不同生活型群落构建中起核心作用。保护实践应优先关注大面积岛屿的生境维持，加强人类活动管理和入侵物种防控，以保障温带岛屿生态系统的生物多样性和生态稳定性。