园林池塘中水生大型无脊椎动物多样性的环境相关性:对池塘管理的启示

IF 3.2 2区农林科学 Q1 ENTOMOLOGY Insect Conservation and Diversity Pub Date : 2023-11-16 DOI:10.1111/icad.12698

Matthew J. Hill, Paul J. Wood, James C. White, Ian Thornhill, Win Fairchild, Penny Williams, Pascale Nicolet, Jeremy Biggs

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摘要

城市化已被广泛记录为全球陆地和水生生物多样性丧失的主要驱动因素之一，其原因包括干扰增加、物理和化学条件的变化、人为污染、入侵物种的存在以及栖息地同质化、破碎化和破坏(Fenoglio等人，2021;Gál等人，2019)。考虑到2100年全球城市土地覆盖预计将是2000年的2-6倍(Gao &O’neill, 2020)，到2050年，全球68%的人口将居住在城市景观中(联合国，2019)，人们越来越关注城市生态系统的保护(Tilman等人，2017)。城市化与生物多样性的减少以及陆地和海洋系统之间生物同质化的增加广泛相关(Fenoglio等人，2021;Liu等，2020)和一些池塘网络(Noble &Hassall 2015)。然而，更大规模的研究表明，城市池塘可以支持与非城市池塘相似的大型无脊椎动物丰富度，并且在站点之间具有高度的生物异质性(Hill等人，2017;Hill et al.， 2018)。因此，池塘可以提供适宜的栖息地，以支持城市地区的淡水生物多样性，并促进在更广泛的城市基质中扩散(Hassall, 2014;Thornhill et al.， 2018)。城市淡水网络的一个重要组成部分是园林池塘。例如，在英国，估计有250 - 350万个花园池塘，总面积为349公顷(Davies et al.， 2009)。花园池塘在公众中很受欢迎，并且有多种用途，包括支持生物多样性，观赏鱼，审美价值和教育(Holden &阿伯特,2023)。尽管花园池塘数量众多且广受欢迎，但对它们的研究仍然很少。然而，有限的研究强调，与非城市池塘相比，花园池塘可以支持大量的非本地动植物(Patoka等人，2017)和较低的大型无脊椎动物多样性(Gaston等人，2005;山,木,2014)。然而，Hill等人(2021b)报道，虽然花园池塘的α多样性(单个池塘内的分类丰富度)明显低于非城市池塘，但从单个地点观察到的花园池塘最大分类丰富度与非城市池塘的平均多样性相当。这些证据表明，花园池塘可以支持与更广阔景观中的池塘相当的生物多样性。此外，在大多数没有公共池塘的城市化地区，私人花园池塘可以增加连连性(Thornhill, 2013)，充当水体之间的垫脚石，并为具有特定保护兴趣的物种提供重要栖息地(例如，两栖动物:Villasenor等人，2017;Cayuela et al.， 2020)。先前的研究强调了在景观尺度生物多样性和保护研究中考虑生态独特性的重要性，表明具有高生态独特性的池塘通常对区域物种库做出了很大的贡献(尽管它们通常支持较低的分类丰富度)，并且可能需要管理或保护(Hill等，2021a)。对β -多样性(LCBD)度量的本地贡献允许对每个样地的生态独特性(或与其他样地的差异性)进行量化(Legendre &De Cáceres, 2013)。然而，花园池塘网络中个别地点的生态独特性还有待检验。鉴于其丰富度和支持淡水生物多样性的能力，花园池塘具有相当大的潜力来抵消更广泛的城市生物多样性下降。英国的媒体和环境慈善机构和信托机构越来越多地认识到这一点，他们广泛鼓励建造花园池塘来支持城市野生动物(RSPB, 2022;野生动物信托基金会，2022)。虽然花园池塘显著改善城市淡水生物多样性的潜力是显而易见的，但其目前有限的生物多样性可能反映了花园池塘的原始目的(例如，美学或观赏鱼)或缺乏以生物多样性为重点的管理。关于如何为野生动物创建和管理花园池塘，公众可以获得大量信息(Bradbury, 2021;钢,2016;野生动物信托基金会，2019年)。然而，对园林池塘管理或支撑管理的关键信息(如影响池塘群落的环境因素)的科学研究很少。在更广泛的池塘中，在塑造大型无脊椎动物分类丰富度和组成模式方面，物理化学和栖息地特性(如表面积、水生植物覆盖、电导率和溶解氧)已被证明比区域因素(池塘连通性和土地利用)更重要(Heino et al.， 2017;Hill等人，2019;Johansson等人，2019)。值得注意的是，表面积较大和水生大型植物丰富度/覆盖度较高的池塘始终与较高的大型无脊椎动物多样性相关，而地表水遮荫和高营养物浓度与低多样性相关(Kadoya et al.， 2004;Oertli等，2002;Sayer et al.， 2012;Thornhill et al.， 2017)。然而，这一点尚未在园林池塘网络中进行研究。因此，迫切需要了解影响园林池塘淡水分类丰富度和组成的环境因素，以帮助制定有效和有生态意义的管理策略，以支持生物多样性。花园池塘所有者可获得的大多数管理建议都集中在单个池塘规模上(例如，管理池塘中的水位和水生植物:RHS, 2022)。然而，许多生态过程发生在更大的空间和时间尺度上(Hansson et al.， 2012)，许多物种拥有比单个花园更大尺度的生命周期需求(Goddard et al.， 2010)。此外，池塘对淡水生物多样性的最大贡献发生在景观尺度上，反映了受广泛的局部环境梯度驱动的池塘之间的高度组成异质性(Hill等人，2019;Williams et al.， 2004)。因此，需要在局部和网络尺度上进行花园池塘管理，以支持水生生物多样性，尽管对景观尺度花园池塘管理的研究很少(但研究已经研究了陆地花园栖息地的景观尺度管理:Egerer等人，2019;Goddard et al.， 2010;schwartz et al.， 2013)。针对园林池塘生物多样性主要影响因素缺乏定量评价的现状，本研究旨在确定影响园林池塘大型无脊椎动物分类丰富度和组成多样性的环境因素。基于在城市池塘和湿地中更广泛报道的物种-环境关联(government &苏尔,2013;Hassall et al.， 2011;Heino et al.， 2017;Oertli,Parris, 2019)，假设(i)池塘面积和总植物丰富度将与大型无脊椎动物丰富度和丰度正相关，(ii)非原生植物丰富度、城市覆盖率百分比、地表水遮荫百分比和总磷将与大型无脊椎动物丰富度和丰度负相关，(iii)地表水遮荫百分比和城市土地覆盖百分比将与生态独特性(高LCBD值)正相关。将概述管理建议，以支持在当地和景观尺度上的花园池塘的淡水生物多样性。

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Insect Conservation and Diversity 生物-昆虫学

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期刊介绍： To publish papers of the highest scientific quality within the general area of insect (and other arthropods) conservation and diversity covering topics ranging from ecological theory to practical management. Papers are invited on the following topics: Conservation genetics; Extinction debt; Long-term conservation planning and implementation; Global implications of local or national conservation actions; Management responses of species and communities; Captive breeding programs; Comparisons of restored and natural habitats; Biogeography; Global biodiversity; Metapopulation dynamics; Climate change: impacts on distributions and range; Invasive species: impacts and control; Effects of pollution; Genetic threats to diversity by introgression; Effects of fragmentation on diversity and distribution; Impact of agricultural and forestry practices on biodiversity; Enhancing urban environments for diversity and protection; Biodiversity action plans: can we scale up from insects?; Effectiveness and choice of indicator species; Soil biodiversity and interactions with above-ground biodiversity; Ecological interactions at local levels; Ecological and evolutionary factors influencing diversity and local, regional and global scales; Sustainable livelihoods and training on the ground; Integrating science and policy.