加拿大生物多样性保护优先区系统规划：基于1506种物种的空间分布与保护缺口分析

《FACETS》：Priority areas to conserve biodiversity in Canada

本研究针对加拿大现有保护区（PA）覆盖不足（仅12.4%）难以实现昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架（KM-GBF）30%土地保护目标的问题，通过系统保护规划方法分析了1506个物种的分布数据。结果表明，93%的物种现有保护面积低于30%，需新增4.56%-17.17%的国土作为优先保护区，重点区域包括努纳武特、魁北克等。研究为加拿大实现2030年保护目标提供了科学依据，强调了与原住民土地合作和人类活动区保护的重要性。

　　

在全球生物多样性持续丧失的背景下，保护区（Protected Areas, PAs）被视为减缓物种灭绝的关键策略。2022年，包括加拿大在内的196个国家签署了《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》（Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework, KM-GBF），承诺到2030年保护30%的陆地面积。然而现实十分严峻：加拿大现有保护区仅覆盖国土的12.4%，远低于目标值，且对濒危物种（Species at Risk, SAR）的保护效果有限——例如超过800种受威胁物种中，多数分布区的保护比例不足10%。更棘手的是，现有保护区空间分布不均，生物多样性最高的南部边境区域反而保护力度最弱。这种失衡使得加拿大亟需一套科学规划方案来指导保护区扩张。

为破解这一难题，由卡尔顿大学（Carleton University）萨赫贝·卡里米（Sahebeh Karimi）领衔的研究团队在《FACETS》期刊发表了题为"加拿大生物多样性保护优先区"的论文。研究团队创新性地整合了九大类群1506个物种（含两栖类、爬行类、哺乳类、鸟类、节肢动物等）的分布数据，运用系统保护规划（systematic conservation planning）方法，首次在全国尺度上量化了保护缺口，并模拟了不同目标设定下的最优扩张方案。

研究关键技术方法主要包括：1）基于1 km×1 km网格单元构建规划单元（共9,880,260个），整合物种分布、人类足迹（Human Footprint Index）及原住民土地等空间数据；2）采用两种保护目标设定方案（恒定30%目标与基于物种分布范围的loglinear目标）和两种成本设定（面积均一成本与人类足迹成本），形成四类情景进行对比分析；3）使用优先化（prioritizr）R软件包和Gurobi优化求解器，通过最小集问题（minimum set problem）数学模型求解最优保护方案。

现有保护区表现评估

通过叠加物种分布与保护区数据发现，93%的物种（1405种）现有保护面积低于30%目标值，其中52.5%的物种保护面积甚至不足10%。哺乳动物保护相对较好（49%物种达标），而苔藓类、软体动物等类群保护严重不足（达标率≤3%）。值得注意的是，尽管濒危物种（SAR）的平均保护比例高于非濒危物种，但仍有87.6%未达到目标。

优先区空间分布特征

模拟结果显示，为实现保护目标，加拿大需新增4.56%-17.17%的国土作为保护区（约45.5万-171.4万km2）。若采用恒定30%目标，优先区主要集中在努纳武特、魁北克等北部地区，这些区域分布有 woodland caribou（Rangifer tarandus）、polar bumble bee（Bombus polaris）等广布种；若采用loglinear目标（对狭域种设置更高保护比例），则优先区向安大略、不列颠哥伦比亚等物种丰富度高的省份偏移。特别值得注意的是，当考虑人类足迹作为成本约束时，南部人类活动密集区的保护优先级显著提升，这些区域虽面临更高实施成本，但对保护濒危物种至关重要。

原住民土地的协同潜力

研究特别评估了原住民土地（Indigenous Lands）的协同保护价值。当将原住民土地纳入现有保护体系时，所需新增保护面积可减少至3.9%-12.0%。这印证了原住民 stewardship（管理）对生物多样性的积极作用，但作者强调需通过"永久保护基金"（Project Finance for Permanence Program）等合作机制实现，而非直接划归国家保护区系统。

讨论与启示

本研究与埃克特（Eckert et al., 2023）等先前研究的差异主要源于三方面：更全面的类群覆盖（首次纳入地衣、苔藓等弱势类群）、对人类活动区保护可行性的量化评估，以及保证数学最优性的整数规划算法。研究还发现现有保护区存在一定冗余（counterfactual analysis显示可节省16.35%-27.19%面积），但鉴于保护区多功能性，不建议削减现有区域。

研究的局限性在于未纳入 Indigenous knowledge（原住民知识）和种群动态数据，且实际保护需结合更复杂的社会经济因素。作者强调，后续工作应聚焦于：1）与原住民建立共治机制；2）设计私人土地保护协议；3）发展临时性保护措施（temporary protection areas）应对南部土地权属复杂区域。

这项研究为加拿大实现2030年保护目标提供了首个多物种、多情景的路线图，其方法论对全球生物多样性保护规划具有示范意义。正如作者所言："在保护与发展的博弈中，科学规划不是终点，而是开启更包容、更务实保护行动的起点。"