基于IUCN生态系统红色名录（RLE）的巴西Cerrado生态系统崩溃风险评估

《Conservation Science and Practice》：Producing a Red List of Ecosystems for the Brazilian Cerrado

　　

土地清理是生物多样性丧失的关键驱动因素。这在巴西Cerrado尤为具有挑战性，该地区是世界上生物多样性最丰富的稀树草原生物群系，也是农业快速扩张的区域。为了为栖息地保护与恢复行动提供信息，研究人员使用生态系统红色名录（Red List of Ecosystems, RLE）框架识别Cerrado内受威胁的生态系统。该生物群系被划分为20个生态区（ecoregions），研究人员将每个生态区细分为森林、稀树草原、草地和湿地生态系统。研究人员使用1985年至2020年的遥感数据，测量并预测每个生态系统的分布，并基于标准A_2b（任意50年期内地理分布减少）、标准B₁（发生范围有限）和标准B₂（占有面积有限）评估其崩溃风险。在构成Cerrado的80个生态系统中，研究人员将12个评估为濒危（Endangered, EN），43个评估为易危（Vulnerable, VU）。大多数受威胁生态系统是在标准A_2b下识别的，而标准B识别了较小的空间受限生态系统子集，尤其是湿地，凸显了在评估过程中应用多于一个标准的重要性。通过使用生态系统红色名录作为国际标准，研究人员提供了首个全球可比的Cerrado状态分析，显示该区域近四分之三的生态系统面临崩溃风险。这些信息提供了基线，以支持地方政策与实践，帮助保护这一全球重要区域内的生物多样性并维持生态系统服务。

研究背景：全球正面临由人类活动驱动的前所未有的生物多样性丧失。栖息地丧失的主要驱动因素是增加食物生产，尤其是畜牧生产。保护行动亟需物种和栖息地丧失的监测数据支撑。国际自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature, IUCN）的物种红色名录是识别濒危物种的全球标准；生态系统红色名录（Red List of Ecosystems, RLE；评估生态系统崩溃风险的全球标准）则用于更高层次生物多样性评估，识别急需保护或恢复的受威胁生态系统。RLE自2008年以来已在100多个国家应用，涵盖森林、热带冰川、红树林和稀树草原等，但稀树草原仍代表性不足。巴西Cerrado是世界生物多样性最丰富的稀树草原生物群系（biome；大尺度气候与生物组成相对一致的生态系统集合），也是全球热点，约有12,000种植物，其中36%为特有。它是南美第二大生物群系，约200万km²，占巴西领土24%。Cerrado也是全球重要农业区，大豆和牲畜扩张推动巴西经济增长，同时构成主要威胁，导致自然栖息地持续丧失；亚马逊反毁林措施产生泄漏，使大豆和牛生产及毁林活动转向Cerrado。其保护投入不足，仅8.3%领土具有保护地地位，而全国为15%。因此，研究人员应用RLE评估Cerrado生态系统的受威胁风险和保守状态，基于标准A和标准B，识别可能崩溃的生态系统并与既往研究比较。

研究人员开展了基于RLE框架的Cerrado生态系统风险评估，使用植被类型和生态区数据评估80个生态系统的红色名录状态，重点依据植被覆盖损失和毁林速率（标准A）以及当前地理分布（标准B）。结论是：80个生态系统中有55个受威胁，其中12个为濒危（Endangered, EN），43个为易危（Vulnerable, VU），无生态系统被评估为极危（Critically Endangered, CR）。大多数受威胁生态系统由标准A_2b识别，标准B识别了较小的空间受限生态系统子集，尤其是湿地。该研究提供了首个全球可比的Cerrado状态分析，显示近四分之三的区域生态系统面临崩溃风险，为地方政策与实践、生物多样性保护和生态系统服务维持提供基线。

主要关键技术方法：研究人员使用INPE 1:250,000比例的Cerrado生物群系边界和20个生态区边界，以及MapBiomas 30 m分辨率1985—2020年土地覆盖栅格数据；将每个生态区分为森林、稀树草原、草地和湿地，共80个生态系统，生成五年间隔GIS图层。应用RLE标准A_2b、B₁和B₂。A_2b计算绝对下降速率（Absolute Rate of Decline, ARD）和比例下降速率（Proportional Rate of Decline, PRD），以2000年校准并选择误差较小模型，投影2035年覆盖率后按损失阈值分类。B₁计算发生范围（extent of occurrence, EOO；包含所有斑块的最小凸多边形面积），B₂以10×10 km网格计算占有面积（area of occupancy, AOO；10×10 km网格中的占有面积），按更新RLE指南在R中排除最小覆盖网格至累计不超过1%总面积；因MapBiomas Collection 6不可用，重复计算使用Collection 10。C、D、E因缺乏合适非生物和生物数据未评估。数据来源为INPE和MapBiomas。

研究结果：
3 RESULTS：1985年，Cerrado约56%由稀树草原覆盖，26%为森林，14%为草地，4%为湿地。至2020年，总自然植被覆盖率下降20%，森林和草地各下降21%，稀树草原下降20%，湿地下降10%。80个生态系统中有55个受威胁，12个为EN，43个为VU，无CR。标准A_2b识别48个VU或EN，标准B₁识别12个，标准B₂识别8个；12个生态系统满足多于一个标准。PRD在1985—2020年产生的误差低于ARD，因此用于2035年投影。按标准A，14个森林、12个湿地、11个稀树草原和11个草地生态系统受威胁，跨19个生态区；按标准B₁，每种植被类型有3个生态系统受威胁，跨3个生态区；按标准B₂，每种植被类型有2个生态系统受威胁，跨2个生态区。合并标准A和标准B后，16个森林、13个草地、13个湿地和13个稀树草原生态系统受威胁。受威胁森林、稀树草原和草地生态系统集中在中部和南部Cerrado，而受威胁湿地主要在北部。中部Cerrado生态区受威胁生态系统最多，Basalto、Complexo da Bodoquena、Costeiro、Depress?o Cárstica do S?o Francisco、Paracatu、Paraná Guimar?es和V?o do Paran?各含4个受威胁生态系统。

4 DISCUSSION：4.1 Conservation status of the Cerrado ecoregions：Cerrado是36个全球生物多样性热点之一，因物种丰富度高、特有性高和栖息地丧失严重，其中很多丧失由全球大豆和牛肉需求驱动。1985—2020年，20%自然植被被清除。稀树草原损失面积最大；按百分比损失，森林、草地和稀树草原均损失约20%，湿地受影响较小。Forest Code允许土地所有者清理最高80%的地产，约4,000万ha土地面临未来转化风险。保护地和其他有效区域保护措施（other effective area-based conservation measures, OECMs）可缓解损失，但该生物群系当前仅8.7%受保护。巴西政府曾承诺到2020年保护17%的Cerrado，缺口约2,000万ha。2022年巴西签署昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架（Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework, GBF），承诺到2030年保护30%。RLE是GBF官方指标之一，可用于识别重要生物多样性区域、空间规划、恢复优先和保护地及OECMs扩展。12个EN生态系统的保护优先级较复杂：有些因B₂占有面积受限而受威胁，但保护程度较高，如Bananal和Costeiro保护覆盖率分别为46.3%和38.3%；多数生态系统保护覆盖率较低且受高人为损失威胁，尤其是森林、稀树草原和草地。同时满足A_2b和B的生态系统可能应作为保护行动优先。43个VU生态系统中，Basalto、Paracatu和Paraná Guimar?es三个生态区的全部4类生态系统均在A_2b下受威胁，反映该区域属于巴西“新农业前沿”，农业从南部和东南部向生物群系北部扩张，涉及MATOPIBA、PRODECER、基础设施投资和2012年Forest Code改革；亚马逊大豆禁令等机制也使大豆扩张转向Cerrado。Parnaguá是唯一不含受威胁生态系统的生态区，部分因保护地覆盖率为20.7%，是四个超过17%法定保护的生态区之一，且农民更遵守新Forest Code，但仍出现植被覆盖下降，未来可能达到RLE阈值。

4.2 RLE methodology：RLE方法学在全球广泛应用，但将全球标准应用于特定区域时存在数据需求和标准普适性的权衡。关键第一步是选择合适生态系统图；IUCN建议使用其生态系统类型学并符合国家政策框架。巴西Cerrado生态区图支持保护规划，但生态区较宽，因此研究人员按国家土地覆盖图进一步分为森林、稀树草原、草地和湿地。该生态系统数据集开放获取，提供自1985年以来年度土地覆盖数据，支持基于标准A和B的评估；没有等效数据支持C、D、E评估。局限包括：标准A中稀树草原检测困难，因其树密度梯度大且物候变异高；放牧影响无法由现有遥感数据检测，只能通过C、D或E识别。标准B₁需谨慎，因为同一生态区同一植被类型斑块的最小凸多边形近似生态区大小，受威胁B₁生态系统多位于小生态区；B₂也识别同一生态区内所有生态系统类型受威胁，可能反映生态区大小。与Sano et al.的评估相比，Bananal因保护覆盖率40.6%被认为受威胁较低，但RLE评估按标准A将其列为VU；RLE提供补充视角，聚焦植被损失速率和范围直接推导的生态崩溃风险，并在更细空间尺度识别具体生态系统类型。其他稀树草原系统也显示类似格局：哥伦比亚Llanos piedmont稀树草原失去86%原始范围后被列为CR；南非评估中标准A识别长期下降，标准B识别破碎或受限分布，与本研究A_2b主导、B₂识别空间受限生态系统相似；非洲案例中RLE类别用于设计和管理稀树草原保护地。

研究结论翻译：RLE方法学是评估生态系统风险和指导保护工作的有价值工具，研究人员发现其也可成功应用于Cerrado。这一点重要，因为Cerrado正以惊人速度退化，研究结果已识别出若干因土地清理和/或其小范围而面临崩溃风险的生态系统。该研究凸显使用这一标准化方法跨生态区比较格局、识别植被丧失格局和理解威胁过程的好处。特别地，它凸显农业前沿中保护地覆盖与生态系统威胁状态之间的复杂关系，那里保护地外仍有大量清理自然植被的机会。下一步关键步骤是实施减轻这些威胁的干预措施，利用RLE数据指导新的保护目标行动建立。研究人员还建议巴西应采用全球最佳实践，更广泛地使用RLE支撑生态系统保护与恢复政策，开发生态系统威胁指标，加强基础设施政策，并将RLE纳入立法、土地利用规划和保护地管理。