欧洲两栖动物保护关键区域的全球变化因子时空分析与脆弱性评估

本综述通过时空分析评估了欧洲两栖动物保护关键区域（RSAC）对全球变化的脆弱性，整合了气候变暖（如SSP3-7.0情景）、道路网络密度及物种繁殖力（CWM）等多维度威胁因子，为保护区规划（如Natura 2000）和适应性管理提供了科学依据。

　　

1 引言

两栖动物是全球受威胁最严重的脊椎动物类群，其生存正面临栖息地丧失和气候变化的双重压力。在欧洲，近40%的两栖动物物种处于受威胁或近危状态，且全部为欧洲特有种。作为变温动物，两栖动物对环境温度和湿度变化极为敏感，气候变化可能通过直接影响其发育、生存和繁殖，或间接改变栖息条件和生物相互作用，进而威胁种群存续。道路网络则通过加剧景观破碎化和直接致死效应进一步放大这些威胁。尽管保护区的设立是生物多样性保护的基石，但现有保护规划往往忽略了物种对未来环境变化的潜在响应，限制了保护区的长期有效性。因此，识别两栖动物保护关键区域（Relevant Sites for Amphibian Conservation, RSAC），并评估其面对全球变化因子的脆弱性，对制定有效的保护策略至关重要。

2 方法

2.1 物种分布、性状数据与RSAC识别

研究基于50 km × 50 km的UTM网格对欧洲两栖动物分布进行分析，利用物种丰富度、特有物种丰富度以及受威胁物种（依据IUCN红色名录）的分布来界定RSAC。阈值设定为物种丰富度高于14种或特有物种丰富度高于8种，或存在濒危物种的网格单元。此外，研究从AmphiBIO数据库获取了物种的窝卵数和年繁殖次数数据，计算了年繁殖力（窝卵数×年繁殖次数），并采用群落加权均值（Community Weighted Mean, CWM）来表征每个RSAC内两栖动物群落的繁殖能力。

2.2 环境数据

2.2.1 气候数据

气候数据来源于CHELSA高分辨率气候数据集和哥白尼气候变化服务的E-OBS每日格点数据。分析了1979-2019年间年平均温度和年累积降水量的时间趋势，并利用E-OBS数据评估了与干旱和极端降雨事件相关的日降水指标（如最大连续无雨日数、最大日降水量等）的变化趋势。未来气候预测基于CMIP6的SSP1-2.6和SSP3-7.0情景，分析了2041-2070和2071-2100时段的月平均温度变化。

2.2.2 欧洲道路网络

利用Meijer等人提供的欧洲道路密度数据，计算了每个RSAC的平均道路密度，并将其分为五个等级，以反映道路网络对两栖动物的潜在威胁。

2.2.3 Natura 2000网络与生物地理区域

评估了每个RSAC位于Natura 2000保护区网络内的面积比例，并依据欧洲生物地理区域进行了区域划分。

2.3 数据分析

2.3.1 气候时间趋势分析

采用线性回归和广义最小二乘法（如存在自相关）分析了七项气候变量的单调趋势，并以1979年和2019年的预测值之差作为变化强度的指标。

2.3.2 近期与未来温度趋势的匹配度

通过Pearson相关分析，比较了近期（1979-2019）观测到的温度变化与未来气候模型预测的变化之间的一致性。

2.3.3 RSAC脆弱性评估

构建了一个威胁水平指数，整合了近期温度变化、未来温度预测、日降水变化和道路密度四个维度的信息。该指数取值在4到12之间，值越高表示威胁越大。进一步结合群落的年繁殖力CWM，评估了不同RSAC的潜在脆弱性。

3 结果

3.1 RSAC的分布与繁殖力空间格局

研究共识别出525个RSAC，其中44.2%因物种丰富度高而被选中，23.6%因特有物种丰富，28.4%因存在受威胁物种。地中海盆地是受威胁物种和特有物种的关键区域，而中欧和东欧则以高物种丰富度为特征。年繁殖力CWM值在1.72至8.12之间，高值区主要分布在地中海沿岸的伊比利亚半岛以及中欧和东欧，而法国、意大利及亚得里亚海东岸的群落繁殖力较低。

3.2 气候变化的时空趋势

几乎所有RSAC（98.6%）的年平均温度均呈现显著上升趋势（0.3-3.0°C），其中北意大利、亚得里亚海沿岸和东欧的升温最为剧烈。年累积降水量的变化趋势不一致，仅有12%的RSAC呈现显著变化。约一半的RSAC在日降水指标上表现出显著变化：地中海区域的RSAC趋向于更短的干旱期和更强的极端降雨，而中欧和东欧则呈现日降水量减少和连续降雨日数减少的趋势。

3.3 当前全球变化因子的威胁

16.4%的RSAC（83个）面临着近期温度急剧上升、日降水减少以及中高道路密度的多重威胁，这些区域主要集中在中欧。地中海区域的RSAC虽然近期升温幅度相对较小，但其沿海地区道路密度较高，且极端降雨事件的发生概率增加。

3.4 近期与未来温度趋势的匹配与失配

近期温度变化与2041-2070时段的未来预测温度变化之间存在较高的相关性（SSP3-7.0情景下R2=0.64），但与2071-2100时段的相关性较弱（R2=0.26）。东欧地区在近期和未来均表现出大幅升温，趋势一致；中欧地区近期升温剧烈但近期未来预测升温较小，存在失配；地中海区域则在近期与近期未来趋势一致，但到世纪末升温加剧。

3.5 RSAC的脆弱性

威胁水平指数显示，意大利、中欧和东欧的RSAC面临的威胁最大。结合年繁殖力分析发现，伊比利亚半岛的地中海区域群落繁殖力高且威胁水平较低，处境相对较好；中欧和东欧的RSAC虽然威胁水平高，但群落繁殖力也较高；而法国、瑞士、意大利和亚得里亚海东岸的RSAC则因低繁殖力和高威胁水平而尤为脆弱。此外，RSAC受Natura 2000网络保护的程度普遍较低，仅有6%的RSAC有超过50%的面积位于保护区内。

4 讨论

研究表明，欧洲两栖动物保护关键区域正面临气候变化和道路网络等多重威胁，且其空间分布和脆弱性存在显著的地区差异。中欧和东欧的RSAC物种丰富度高，但遭受的全球变化威胁最为严重；地中海区域的RSAC则以特有和受威胁物种为主，虽然近期升温较缓，但未来可能面临急剧升温，且道路密度高的沿海地区风险突出。将物种繁殖力等生命史性状纳入评估，揭示了群落应对威胁的潜在能力差异，为保护优先区的确定提供了更细致的依据。

研究结果强调，在保护规划中必须综合考虑威胁因子的时空演变和物种的适应能力。当前保护网络（如Natura 2000）对两栖动物关键区域的覆盖不足，亟待加强。未来的研究需在更精细的尺度上整合更多威胁因子（如栖息地丧失、入侵物种）和功能性状（如扩散能力、热耐受性），以提升预测的准确性和保护措施的有效性。

5 结论

欧洲两栖动物保护关键区域的脆弱性评估揭示，气候变化和道路网络等全球变化因子正严重威胁着这一脆弱类群的生存。保护策略应基于威胁的时空动态和物种的响应能力，将脆弱性评估纳入保护区规划和管理的核心。加强监测与研究，完善物种分布和功能性状数据库，对于制定针对性的适应性管理措施、遏制两栖动物种群衰退至关重要。