评估全球保护区在保护植物群落完整性方面的有效性

《Journal of Applied Ecology》：Assessing the effectiveness of global protected areas in conserving plant community completeness

地球保护区植物群落完整性评估显示，全球约57.2%的生态区能有效维持群落完整性，但仍有71个生态区存在显著缺陷。通过分析41,980个保护区内部和28,599个外部样方数据，结合Getis-Ord Gi*地理空间统计方法，确定0.208为高完整性的全球阈值。研究指出40.7%的生态区（涵盖热带、温带和沙漠 biome）需扩展保护区范围，105个生态区通过外部修复可提升完整性。社区完整性作为评估保护区效能的核心指标，为优化生物多样性保护策略提供科学依据。

　　

摘要

1. 建立陆地保护区（PAs）是保护多空间尺度（从局部到全球）植物物种多样性的有效策略。这种有效性可以通过“植物群落完整性”这一概念来评估，该概念量化了当地生物多样性潜力（即特定地点的物种库）实现的程度。尽管群落完整性为自然保护提供了宝贵的见解，但很少有研究使用这一指标来评估保护区。
2. 我们首次对保护区的植物群落完整性进行了全球性评估。我们分析了41,980个位于保护区内的样地和28,599个位于保护区外的样地，比较了不同生态区和生物群落中的物种丰富度、物种库和群落完整性。利用Getis-Ord Gi*统计量，我们识别出群落完整性较高的区域，并评估了保护区在保护这一指标方面的有效性。此外，我们还确定了通过扩大保护区范围来提高群落完整性的生态区。
3. 在保护区内外，不同生物群落中观察到物种丰富度、物种库和群落完整性存在显著差异。在全球范围内，高群落完整性的阈值为0.208。在不同生物群落中，高群落完整性的最低10%分位数约为0.1。特定生物群的阈值显示，保护区在57.2%的研究生态区中有效保护了群落完整性，但在71个生态区中在维持群落完整性方面效果有限。
4. 保护区内外，不同生物群落中的物种丰富度、物种库和群落完整性都存在显著差异。在全球范围内，高群落完整性的阈值估计为0.208。在保护区评估中，不同生物群落的高群落完整性最低10%分位数约为0.1。特定生物群的阈值表明，保护区在57.2%的研究生态区中有效保护了群落完整性，但在71个生态区中在维持群落完整性方面效果有限。
5. 保护区外的群落完整性仍有很大的提升潜力。鉴于物种库的相对固定性及其与群落完整性的关系，保护区外观察到的高完整性表明需要在40.7%的研究生态区扩大保护区范围，这些生态区涵盖了热带、温带和沙漠生物群落。此外，还有105个生态区通过扩大现有保护区的恢复工作具有提高群落完整性的潜力。
6. 综合与应用：群落完整性是评估保护区在保护植物多样性方面有效性的有力工具。有必要检测保护区是否位于高完整性区域（即是否位于适宜的位置），并确定哪些区域理论上更适合进行恢复或转变为保护区。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在Dryad数据库中找到：https://doi.org/10.5061/dryad.pzgmsbd0d（Wan等人，2025a）。保护区数据来源于世界保护区数据库（WDPA：https://www.protectedplanet.net/en/thematic-areas/wdpa?tab=WDPA；访问日期：2024年11月）。我们使用了2018年4月公开的WDPA版本中的中国保护区数据以及环境科学与数据中心（https://www.resdc.cn/）提供的资源（访问日期：2019年9月），其中包含了中国的所有保护区信息。我们还下载了基于Dinerstein等人（2017）发布的最新生态区形状文件地图的生物群落地图（https://ecoregions.appspot.com/；访问日期：2024年11月）。所有数据均遵循开放获取数据库的使用政策。