集合水平保护:应对生物多样性危机的新曙光

【字体: 时间:2025年01月23日 来源:Nature Reviews Biodiversity

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  当前,传统物种保护策略在生态系统快速变化的背景下存在局限,生态系统保护又难以兼顾濒危物种。研究人员开展集合水平保护(assemblage-level conservation)研究,发现该方法能弥补物种和生态系统保护的不足,对保护生物多样性意义重大。

  在全球生态环境急剧变化的当下,生物多样性面临着前所未有的危机。传统的物种保护策略,一直致力于单个物种的拯救,虽有成功案例,比如大熊猫、灰狼等物种数量的回升,但弊端也日益凸显。一方面,在资源分配上存在严重的偏向,魅力十足的脊椎动物往往能获得更多关注与资金,而无脊椎动物和植物则备受冷落;另一方面,这种策略常常是在物种数量大幅减少后才采取行动,难以从根本上解决物种衰退的问题,并且忽视了常见物种数量下降带来的生态影响。
生态系统保护理念于 20 世纪 90 年代兴起,它着眼于维持整个生态系统的功能,如水文循环、土壤肥力和食物网稳定等,为生物多样性保护带来了新的思路。在南非,控制入侵植物的行动不仅保护了水资源、促进了畜牧业发展,还维护了生物多样性;美国的《清洁水法》助力河流生态系统恢复,增加了本土物种多样性。然而,生态系统保护也并非完美无缺,它在关注常见物种和生态系统整体功能时,容易忽视稀有、濒危物种的特殊需求,导致在保护这些关键物种时缺乏针对性。

面对这些困境,来自美国密歇根州立大学(Michigan State University)、蝙蝠保护国际(Bat Conservation International)等多个机构的研究人员,开启了关于集合水平保护的探索之旅。他们的研究成果发表在《Nature Reviews Biodiversity》上,为生物多样性保护领域注入了新的活力。

研究人员在此次研究中运用了多种技术方法。首先,借助不断丰富的生物多样性数据,这些数据来源于参与式科学倡议(如 iNaturalist、eBird 等)、区域和国家的结构化调查项目(如美国国家科学基金会的国家生态观测网络 NEON)以及国际数据存储库(如全球生物多样性信息设施 GBIF)。其次,采用先进的生态建模技术,像层次群落模型(hierarchical community models)和综合群落模型(integrated community models),这些模型能够整合多源数据,全面评估物种和群落的动态变化,还能有效处理数据中的不确定性,从而为保护决策提供科学依据。

集合水平保护的定义与实践


集合水平保护聚焦于多个物种,旨在同时增加它们的出现频率、生存持久性或种群数量,通常针对在空间上共存且分类学相关或功能相似的物种群体。在实际操作中,有多种实现途径。

以栖息地管理为例,在鼠尾草生态系统中,移除入侵的针叶树本是为了保护与鼠尾草相关的鸟类,如艾草松鸡和布鲁尔雀,但却会对与针叶树相关的物种造成伤害。通过空间优先化模拟发现,若仅基于布鲁尔雀的利益选择移除针叶树的地点,对其他鼠尾草相关鸟类的益处有限,还会损害针叶树相关鸟类;而综合考虑所有鼠尾草相关鸟类的平均反应来选址,则能实现多物种受益,并减少负面影响。此外,在为帝王蝶种植栖息地时,多样化种植宿主植物和花蜜植物,不仅能满足帝王蝶的需求,还能吸引和支持多种传粉者,比单一种植乳草效果更好。

在区域保护方面,为实现保护地球 30% 区域的目标,利用集合生物多样性指标进行空间优先化,能确定最有利于保护众多物种的区域。以大熊猫保护区为例,关注与大熊猫共存的濒危哺乳动物多样性,有助于进一步加强保护和管理。

面对气候变化,研究人员借助抵抗 - 接受 - 引导(RAD)框架制定气候适应计划。在阿卡迪亚国家公园,管理者运用该框架,结合空间明确的群落模型和实地实验,对树木群落的管理决策进行优先排序,以应对气候变化带来的挑战,维持生态系统功能和恢复力。

多物种评估和恢复计划也是集合水平保护的重要手段。面对生物多样性快速下降的现状,多物种评估能提高评估效率,识别共同的压力因素,为管理行动提供指导。如南佛罗里达州的多物种恢复计划,就针对 68 种联邦濒危物种制定了统一的恢复策略。对于难以监测的稀有物种,借助声学监测和集合水平建模方法,能在数据稀缺的情况下估计其种群数量,助力管理决策。

新兴数据与模型的助力


生物多样性数据的爆发式增长,计算能力的飞速提升,以及分子技术和统计方法的不断进步,为集合水平保护创造了有利条件。新的监测技术,如环境 DNA(eDNA)、自动声学监测和光学传感器等,能够获取更多类群的生物数据,包括以往被忽视的无脊椎动物。

层次群落模型和综合群落模型在整合多样生态数据方面表现卓越。这些模型可以估计物种的出现、数量、生存和繁殖等动态,还能考虑环境协变量的影响。同时,它们能处理不同类型的数据,通过共享物种间的信息,提高对稀有物种参数的估计精度。而且,这些模型能够有效处理检测偏差和传播不确定性,为保护决策提供更可靠的依据。

集合水平保护政策


目前,集合水平保护在保护政策中的应用还较为有限,但已有国家开始尝试。澳大利亚和德国分别制定政策保护本土物种集合和动植物群落。国际自然保护联盟生态系统红色名录(IUCN Red List of Ecosystems)也大量依赖集合水平指标来评估生态系统状况,这显示出集合水平评估在指导政策和管理决策方面的潜力。将集合水平分析纳入环境和自然资源政策,有助于完善现有物种保护政策,提高保护效率,实现多层面生物多样性的有效保护。

研究结论与讨论


集合水平保护为生物多样性保护带来了新的希望,它巧妙地填补了物种水平保护和生态系统水平保护之间的空白。通过关注多个物种的集合,这种方法不仅能更好地保护濒危物种,还能维护生态系统的功能和稳定性。

然而,要充分发挥集合水平保护的潜力,仍面临诸多挑战。在方法学上,虽然新兴数据和模型为其提供了有力支持,但如何进一步优化模型,使其更精准地反映生态系统的复杂性,仍是研究人员需要攻克的难题。在政策层面,需要更多国家和地区认识到集合水平保护的优势,将其纳入政策制定和管理决策中,形成完善的政策体系。

从更广泛的角度来看,实现集合水平保护需要跨学科的深度合作。生物学家、模型构建者和管理者应携手共进,整合各方的专业知识和资源。只有这样,才能制定出更具针对性、更有效的保护策略,应对生物多样性危机这一全球性挑战,为地球上丰富多彩的生命创造一个可持续发展的未来。

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