波哥大城市公园蝴蝶群落的多尺度多样性格局：从局地植被结构到景观异质性的生态过滤效应

《Ecology and Evolution》：Scale-Dependent Effects of Landscape Heterogeneity on Butterfly Functional and Taxonomic Diversity in Andean Urban Parks

　　本文通过多尺度分析揭示了波哥大城市公园蝴蝶群落对局地与景观因子的差异化响应机制。研究发现：物种丰富度（q=0）主要受250-500米尺度内邻里公园面积和原生植物丰富度驱动；功能多样性（FDis/FDiv）则在750米尺度上与水体距离和树木数量显著相关。第四角分析表明翅展与树高呈正相关，印证了城市环境对功能性状的过滤效应。研究强调需将<500米的局地栖息地管理与>750米的景观连通性规划相结合，为热带安第斯城市生物多样性保护提供新视角。

　　

研究背景与意义

作为热带安第斯地区快速城市化的典型代表，哥伦比亚波哥大首都区仅拥有4.9%的公共绿地面积，人均绿色空间占有率处于全球较低水平。然而其城郊区域却保持着惊人的生物多样性，特别是蝴蝶群落已成为城市生态健康的重要指示器。尽管已有研究关注城市蝴蝶多样性，但关于局地栖息地特征与景观尺度因子如何共同驱动热带城市蝴蝶群落构建的机制仍不明确。本研究创新性地采用多尺度分析框架，系统解析波哥大北部15个邻里公园中蝴蝶群落的分类与功能多样性对环境因子的响应规律。

研究方法设计

研究团队在乌萨肯和苏巴地区的15个邻里公园布设采样点，通过直接搜寻法和范索梅伦-赖登诱捕器相结合的方式，在2021年9月至2022年1月期间完成三轮野外调查。共捕获402号蝴蝶标本，涵盖3科15种。特别值得注意的是，记录到Aeria eurymedia、Glutophrissa drusilla drusilla和Heliconius erato hydara三种蝴蝶在波哥大城区的新分布记录，这可能是气候变化导致物种向高海拔区域扩散的信号。

在功能性状测量方面，研究团队基于昆虫功能性状标准化协议，选取翅展和胸宽这两个与资源获取策略密切相关的形态性状进行量化分析。同时，通过ArcGIS平台在五个空间尺度（局地尺度及250米、500米、750米、1000米缓冲区）提取了23个环境变量，包括植被结构参数（树高、胸径、原生植物丰富度等）和景观格局指标（各类公园面积、建成区比例、水体距离等）。

蝴蝶群落多样性特征

物种组成分析显示，粉蝶科（Pieridae）占比最高（47%），其次为蛱蝶科（Nymphalidae，33%）和弄蝶科（Hesperiidae，20%）。优势种Leptophobia aripa aripa、Colias dimera和Eantis pallida在多数公园均有分布，而7个物种仅发现单一个体。Bootstrap估计量表明采样完整性达85%-100%，证实数据代表性良好。最大公园（P7）呈现出最高的稀有种丰度，说明公园面积对维持物种多样性具有关键作用。

功能多样性指数普遍较低，功能丰富度（FRic）、功能离散度（FDis）、功能分歧度（FDiv）和功能原始性（FOri）的数值变化范围有限，反映出城市环境对蝴蝶功能性状的强过滤效应。这种功能同质化现象暗示着城市蝴蝶群落可能面临生态位压缩和恢复力下降的风险。

多尺度环境驱动机制

通过距离线性模型（DistLM）和第四角分析相结合的方法，研究揭示了分类与功能多样性对环境因子的尺度依赖性响应：

在局地尺度上，树木高度解释25.1%的群落结构变异，而原生植物丰富度对物种丰富度（q=0）的解释量达36.58%。功能离散度（FDis）主要受树高影响（R²=47.7%），表明垂直结构复杂性通过微环境塑造作用筛选特定功能性状。

在250米尺度上，水体距离解释18%的群落结构变异，邻里公园总面积对物种丰富度的解释量为30.7%。dbRDA分析进一步识别出袖珍公园面积、建成区面积和铺装道路面积三个关键预测因子。

500米尺度分析显示，邻里公园面积解释23.6%的群落结构变异，袖珍公园面积对物种丰富度的解释量达37.6%。值得注意的是，树木数量与翅展呈显著负相关（r=-0.2743, p=0.003），暗示高密度乔木环境可能不利于大型翅展物种的活动。

750米尺度成为功能多样性响应的关键阈值，水体距离分别解释功能丰富度（FRic）77.1%和功能原始性（FOri）46.2%的变异，树木数量对功能分歧度（FDiv）的解释量为51.7%。第四角分析证实翅展与水体距离存在稳定正相关（r≈0.19, p<0.05），说明大型物种更适应远离水体的干燥生境。

1000米尺度上，仅树木数量对功能分歧度（FDiv）保持51%的解释力，反映大尺度景观异质性对功能性状分布的持续影响。

管理启示与保护策略

本研究为波哥大城市生物多样性保护提供三重管理启示：首先，应加强邻里公园和袖珍公园的生态功能，通过增加原生植物比例（当前仅占23%）和植被分层设计提升局地栖息地质量。其次，在750米尺度构建生态廊道网络，通过增加树木密度和水体连通性促进功能多样性维持。最后，针对稀有物种实施精准保护，如在P7公园建立微栖息地保护小区。

未来研究应拓展至>1000米的景观尺度，并纳入幼虫期生态学数据。将多尺度生态规划融入城市发展战略，有望使波哥大成为热带城市生物多样性保护的典范。