全球保护区内外人类压力的高空间连续性

《Perspectives in Ecology and Conservation》：High spatial continuity in human pressure inside and outside global protected areas

　　

保护区（PAs）常被视为日益受人类主导景观中的独特、较少受干扰的自然遗存。然而，这种感知上的生态对比在全球层面是否成立从未被系统评估过。本研究利用超过149,000个陆地保护区的“人类足迹”（Human Footprint）数据，首次对保护区边界内外人类压力的空间连续性进行了全球分析。研究人员发现，保护区内部的压力与其周边景观的压力高度吻合，接近1:1的关系（全球皮尔逊相关系数r = 0.88, p < 0.001）。这一模式在区域、生物群落、世界自然保护联盟（IUCN）类别、保护区面积及建立年份中均保持一致，并在多个空间尺度上表现稳健。值得注意的是，在所有保护斑块中，仅有0.7%能够在保持低内部压力的同时嵌入到高压力的景观中。保护区与周边多用途景观之间普遍缺乏空间对比，表明实现雄心勃勃的保护目标可能需要超越基于面积的指标，转而明确考虑保护区内及其周围人类压力的空间分布。

论文解读文章

1. 研究背景与研究问题

随着人类活动的加剧，土地利用变化、资源开采、污染和城市扩张正以前所未有的规模驱动生物多样性丧失，并危及生态系统服务。保护区（Protected Areas, PAs）作为全球生物多样性保护的基石战略，其覆盖面积已约占地球陆地表面积的17%，国际社会更设定了到2030年扩大至30%的“30×30”目标。然而，保护区的指定本身并不能确保其生态完整性。许多保护区深嵌于高度人为化的景观之中，其边界内同样承受着显著的人类压力。尽管已有大量证据表明保护区内压力水平较高，但一个根本性问题始终悬而未决：全球保护区网络在人类压力方面，究竟在多大程度上区别于其周边的未保护景观？以往的研究多局限于特定区域（如热带森林）或单一压力因子（如森林砍伐、建成区扩张），缺乏对全球范围内保护区边界内外累积性人类压力空间连续性的系统性认知。理解保护区究竟是作为孤立的“自然岛屿”运作，还是作为嵌入人类主导系统中的弥散界面，对于现代土地保护和制定有效的保护策略至关重要。

2. 研究目的与方法

为解决上述问题，本研究旨在提供首个关于全球保护地与未保护地之间人类压力空间连续性的全球评估。研究人员利用2018年的全球“人类足迹”（Human Footprint）数据集（空间分辨率1 km2，整合了建成基础设施、集约农业、放牧、人口密度、夜间灯光、道路、铁路和通航水道等多重人为压力源），结合世界保护区数据库（WDPA，2023年3月版）中超过149,000个陆地保护区记录（排除南极洲、格陵兰岛及2018年后设立的保护区），系统分析了保护区内部及其周边未保护景观（10 km缓冲区）的平均人类足迹值之间的关系。为评估结构和管理属性的影响，研究人员进一步分析了保护区面积、IUCN管理类别（分为严格保护I-II类、积极保育管理III-IV类、保护性景观与可持续利用V-VI类）和建立年份等变量如何塑造内外压力动态。所有分析均在ArcGIS Pro 2.8中进行，并使用皮尔逊相关系数（Pearson’s r）和局部加权回归散点平滑法（LOESS）进行建模，并通过多种敏感性分析（如排除边界像元、不同缓冲距离、替代数据集）验证结果的稳健性。

3. 研究结果

3.1 全球及区域保护区内部人类压力基线

在评估保护边界两侧的空间对比之前，研究首先建立了保护区内累积人类压力的基线。结果显示，全球约有33%的保护地面临高强度人类压力（Human Footprint ≥ 4），主要由牧场、农田和建成环境驱动。这一内部压力在不同地理区域差异显著，例如西欧超过75%的保护地面积超过了此压力阈值，而超过80%的国家至少有75%的保护地表面承受着同样强烈的人为影响。

3.2 保护区内外人类压力的空间连续性

这是本研究的核心发现。在全球尺度上，保护区内的人类压力与其周边未保护景观的压力高度相关（Pearson’s r = 0.88, p < 0.001），揭示了跨越保护边界的极高空间连续性。这种关系沿着外部压力梯度略有变化：在外部压力极低的景观中，内部压力同样较低；随着外部压力增强，内部压力也成比例增加，但增速略缓。值得注意的是，能够保持低内部压力（<4）却置身于高强度外部压力（>10）之中的保护区极为罕见，仅占所有保护地的0.7%。这种空间连续性在排除边界效应、采用不同缓冲距离和替代数据集后依然高度稳健，并且横跨全球各大区域、生物群落和国家，证明这是一种普遍存在的结构性特征。即使在压力水平不同的地区（如西欧的高压区和撒哈拉以南非洲的相对低压区），内外压力的关联强度依然非常稳定（区域相关系数在0.83至0.89之间）。

3.3 IUCN管理类别、保护区面积和年龄的影响

研究进一步检验了不同管理机制和结构属性对内外压力关系的影响。令人瞩目的是，尽管严格保护类别（I-II类）显示出稍高的内外压力对比度，但这种内外压力关系在所有IUCN管理类别中均保持稳健，表明该模式并非主要由管理机制决定。同样，保护区面积也非决定性因素；虽然大型保护区通常表现出更低的内部压力，但这主要是由于它们不成比例地位于低压力区域，而非其面积本身带来的隔离效果。此外，与预期相反，研究并未发现更老的保护区（即建立时间更长的）与其周边环境在压力上产生更大的分化。相反，较老的保护区反而倾向于拥有稍高的绝对内部压力，这主要由西欧、北美和澳新地区的长期保护区所驱动。

4. 讨论与结论

本研究的核心贡献在于提出了一个关于全球保护架构的关键问题：经过150多年的保护区建设，为何这个全球网络与其旨在保护免受侵害的人类主导世界之间展现出如此微弱的对比？研究认为，两种互不排斥的机制可能共同导致了这一格局：一是“遗留效应”，即许多保护区建立在生产力低下、本就避开土地利用冲突的区域，而位于高压力区域的保护区则涵盖了已被改造且未能恢复的景观；二是“指定后压力”，即执法不力、基础设施扩张和土地利用侵占逐渐侵蚀了保护区内部条件，使其与外部压力趋同。无论哪种机制起主导作用，全球格局清晰可见：保护区很少能独立于其周边环境。

这一发现对全球保护战略具有深远意义。它表明，仅仅依赖基于面积百分比的被动保护目标（如“30×30”）可能会造成进步的假象，因为保护区网络系统性地未能产生对抗人类压力梯度的空间对比。要实现真正的保护成效，必须超越简单的面积指标，将保护区的设计与周边基质的管理在更广阔的景观尺度上进行整合。研究人员强调，这一战略性转变主要适用于国家政策制定者、区域土地规划者、国际公约和资助机构等高层决策者。尽管保护区在减缓特定压力增量方面可能仍具相对有效性（如森林砍伐率低于外部），但从全球结构性角度来看，保护区网络作为一个整体，几乎无法提供人们通常假设的那种与人类压力的空间隔离。因此，未来的保护工作应致力于识别那些成功维持低内部压力的高对比度案例，并加强保护区内治理、协调周边土地利用规划，以确保自然不仅在保护区边界内得到保护，更在其赖以生存的整个景观中得到维系。