全球自然植被覆盖替代方案：揭示火与草食动物对生态系统恢复的关键影响

本研究针对全球生态系统恢复中过度依赖植树的问题，通过构建首个全球自然植被覆盖反事实地图，量化了火情频率和野生动物草食作用对植被分布的调控机制。研究团队利用40,000个保护区内样点数据训练神经网络模型，发现全球43%土地适宜树木生长，39%适合短植被，18%为裸地，并揭示至少6.75亿公顷土地可通过调整火情和草食压力改变植被类型。该成果为制定兼顾生态多样性和气候效益的恢复策略提供了科学依据，发表于《Nature Communications》。

　　

随着《联合国生态系统恢复十年》决议的推进，全球范围内掀起了以植树为主的生态修复浪潮。然而这种"一刀切"的做法正在引发新的生态危机——在非洲萨赫勒地区，"绿色长城"项目导致地下水位下降；北欧地区植树反而因反照率效应加剧变暖；热带草原被外来树种取代造成生物多样性崩溃。这些教训暴露出当前恢复实践的关键盲点：我们缺乏对自然植被本底状态的系统认知，更忽视了火和草食动物等生态过程对植被格局的塑造作用。

比利时列日大学Gembloux Agro-Bio Tech学院TERRA教研中心的Jean-Francois Bastin团队联合全球28个科研机构，在《Nature Communications》发表了一项开创性研究。研究人员构建了首个0.25°分辨率的全球自然植被覆盖反事实地图，首次量化了不同火情和草食压力情景下植被分布的替代状态。这项研究为制定科学的生态恢复策略提供了关键决策工具。

研究团队采用多源数据融合与机器学习建模技术：基于40,520个0.5公顷保护区样点的Augmented Visual Interpretation数据，结合6种全球气候数据集(CHELSA、CRU等)和土壤地形参数，通过带dropout正则化的多层感知机(MLP)预测树木、短植被和裸地的比例分布。模型训练采用空间分块交叉验证，并整合MODIS火情数据和动态植被模型估算的草食动物生物量。最终生成720种预测情景量化不确定性。

全球自然植被格局：

研究显示地球潜在自然植被覆盖呈现明显地带性差异：热带以树木为主(占43%，5669±74 Mha)，亚热带以短植被为主(39%，5183±86 Mha)，荒漠以裸地为主(18%，2352±59 Mha)。值得注意的是，温带和寒带生物群落呈现植被类型的均衡分布，如寒带生物群落同时支持7.17亿公顷树木和6.56亿公顷短植被。这种复杂性提示单一化恢复策略可能破坏自然形成的生态镶嵌体。

火与草食动物的调控效应：

通过模拟不同火情频率(0-0.5次/年)和草食压力(0-30吨/km²)情景，研究发现至少6.75亿公顷土地存在植被替代状态。西苏丹稀树草原在火情频率0.5次/年时树木覆盖率可达56%，而完全防火时升至78%。迪纳里克山脉在高草食压力(30吨/km²)下树木覆盖率从55%骤降至11%。这些变化幅度远超2050年气候变化的预期影响(<3%)，突显人为管理的关键作用。

关键案例比较：

研究选取四个典型生态区进行情景分析：东北西伯利亚泰加林在高草食压力下树木覆盖率从44%降至8%；塞拉多生态区火情增加0.25次/年可使树木覆盖率下降23%。这些案例证实，调整火情和草食动物管理可能比气候适应措施更能有效引导植被恢复方向。

这项研究突破了传统"森林vs非森林"的二元认知框架，首次在全球尺度量化了生态过程对植被格局的调控强度。其创新性体现在三个方面：一是建立保护区"自然本底"数据库，克服了历史重建方法的局限性；二是开发可解释的机器学习模型，捕捉了环境因子与植被的非线性关系；三是构建实用的决策支持工具，通过标准偏差地图直观显示植被替代可能性。

该成果对实践具有重要指导意义：在非洲草原恢复中，需权衡植树固碳与维持草食动物栖息地的矛盾；在欧洲再野化项目中，可通过引入大型草食动物创造异质景观；在荒漠化防治中，需评估火情管理对植被恢复的杠杆效应。正如作者强调，生态恢复必须从"种什么"转向"如何让自然过程发挥作用"，这项研究为践行基于自然的解决方案提供了科学基础。