采矿对受威胁物种的全球影响被低估

《Cell Reports Sustainability》：The underestimated global impact of mining on threatened species

　　

采矿重塑了地球表面广阔区域，但其对生物多样性的影响仍知之甚少。在此，研究人员表明，采矿在全球范围内被列为超过12,000个物种的威胁，其中包括近6,000个受威胁物种。空间分析显示，28%的受威胁物种分布区与采矿区域重叠。超过100个物种至少有75%的分布区与这些区域重叠，然而在其世界自然保护联盟（IUCN）评估中，采矿并未被认定为威胁。采矿还发生在生物多样性异常高的区域，包括受威胁物种丰富度更高的区域。这种压力即将加剧，因为针对关键矿物（critical minerals）的新项目可能使超过3,000个受威胁物种暴露于潜在的未来采矿活动中，其中83%的物种缺乏IUCN的采矿威胁认定。这些发现强调了在全球保护规划中更全面核算采矿影响的紧迫性。

**论文解读：采矿对受威胁物种的全球影响被低估**

**研究背景与问题**
采矿是“人类世”的显著特征，覆盖至少135个国家约75,000个场地，影响面积高达4,990万平方公里，是驱动全球经济活动的重要力量，为81个国家贡献超过60%的国内生产总值（GDP）。然而，采矿活动通过直接的土地转化与破碎化，以及间接的污染（如酸性矿山排水、重金属、沉积物）、水文干扰、基础设施扩张和累积性下游效应，对生物多样性产生深远且持久的影响。尽管《生物多样性公约》和联合国可持续发展目标（SDGs）第15条（旨在遏制和扭转土地退化与生物多样性丧失）等全球保护举措已关注采矿与生物多样性的交叉点，但采矿对生物多样性的全球影响程度仍知之甚少。部分原因在于影响通过多种途径运作（如栖息地丧失、污染、水文干扰、破碎化），可能超出绘制的矿场足迹，且全球采矿空间数据直到近期才实现一致的大尺度评估。截至2016年，采矿活动威胁至少900种动物，但这一数字很可能被严重低估，因为后续IUCN评估和采矿足迹的快速扩张表明其影响更大。同时，许多富含矿物的区域具有高保护价值，这使得从科学和政策角度全面理解采矿的全球影响变得迫切。

**研究内容与结论**
为填补这一空白，研究人员利用新开发的全球采矿地图，系统评估了采矿对受威胁物种的全球影响。研究发现，采矿在全球范围内被列为超过12,000个物种的威胁，包括近6,000个受威胁物种——这一数字可能低估了采矿的真实影响。空间分析表明，28%的所有受威胁物种分布区与绘制的采矿区域相交，其中超过100个物种至少有75%的分布区与采矿区域重叠，但在当前IUCN评估中采矿未被记录为威胁。采矿区域不成比例地分布于生物多样性丰富的区域，且包含的受威胁脊椎动物物种丰富度高于随机预期。威胁即将加剧：对关键矿物矿床（critical mineral deposits）施加缓冲区后，这些代表潜在未来采矿暴露的区域与超过3,000个受威胁物种的分布区重叠，其中83%的物种目前缺乏IUCN的采矿威胁认定。这些发现强调，全球保护规划需要更全面地核算采矿影响。该研究发表在《Cell Reports Sustainability》。

**主要关键技术方法**
研究人员采用以下关键技术方法：
1. **全球采矿足迹数据集**：基于Tang和Werner（2023）利用高分辨率卫星影像手工描绘的74,548个精细多边形，代表全球地表采矿特征，合并5公里内相邻多边形后得到4,932个独立矿场，并对其施加10公里缓冲区以捕捉场外效应，形成“采矿区域”用于后续分析。
2. **IUCN红色名录威胁评估**：筛选IUCN红色名录中在“能源生产与采矿—采矿与采石”类别下列为威胁的受威胁物种，统计全球受采矿影响的物种数量及其分类、栖息地信息。
3. **空间重叠分析**：编译IUCN红色名录中13,495个受威胁物种（脊椎动物、无脊椎动物、真菌、植物）的分布区（范围），计算每个物种的分布区与采矿区域的重叠比例。
4. **随机化比较**：为每个矿场生成相同大小和形状的“伪采矿区域”，随机置于同一生物群落和大陆内，利用广义线性混合模型（GLMM）比较实际采矿区域与伪采矿区域中所有脊椎动物和受威胁脊椎动物的物种丰富度差异。
5. **关键矿物矿床缓冲区分析**：基于美国地质调查局（USGS）的2,121个已知关键矿物矿床，施加平均矿场半径（14,897米）的缓冲区，并排除与现有采矿区域重叠部分，作为潜在未来采矿暴露的代理，计算与受威胁物种分布区的重叠。

**研究结果**
**全球受采矿威胁的物种数量**
IUCN红色名录中，全球有12,098个物种将采矿列为威胁，其中13.9%（5,956个物种）的非海洋受威胁物种为“采矿威胁物种”，包括3,722种植物、2,213种动物和21种真菌。哺乳动物受影响比例最高（17.6%），其次是爬行动物（16.5%）和两栖动物（15.5%）。87%的采矿威胁物种的采矿威胁被视为持续存在，9%为未来威胁。近三分之二物种的采矿影响范围未知或未提供，67%的物种影响严重性未知或未提供。稀树草原栖息地中采矿威胁物种比例最高（24.6%），其次是岩石区（20.7%）和沙漠（20.3%）。

**采矿与受威胁物种的重叠**
在13,495个有空间数据的IUCN受威胁物种中，3,782个（28%）与现有采矿区域重叠，其中2,931个物种的采矿威胁未被IUCN记录。鸟类中受威胁脊椎动物与采矿区域重叠的比例最高（48%，576个物种），其次是哺乳动物（46%，586个物种）、爬行动物（26%，448个物种）和两栖动物（16%，426个物种）。受威胁真菌中60%（91个物种）与采矿区域重叠，植物为28%（1,080个物种），无脊椎动物为22%（575个物种）。受威胁植物与采矿足迹的平均重叠比例最高（22%），其次是无脊椎动物（19%）、爬行动物（17%）、两栖动物（15%）、哺乳动物（6%）、真菌（5%）和鸟类（4%）。在分布区与现有采矿区域重叠的受威胁物种中，植物占比最大（29%），其次为哺乳动物（16%）、鸟类（15%）、节肢动物（13%）、爬行动物（12%）、两栖动物（11%）和真菌（2%）。所有分类群中均存在分布区与采矿足迹完全或>95%重叠的物种，例如Elvira大鼠（Cremnomys elvira）、Tandayapa安第斯蟾蜍（Rhaebo olallai）、Bandalup银桉（Eucalyptus purpurata）等。值得注意的是，有101个物种与现有采矿足迹的重叠比例>75%，71个物种重叠比例>90%，但未被IUCN列为采矿威胁，如水城小鲵（Pseudohynobius shuichengensis）、Thackeray侏儒壁虎（Cnemaspis thackerayi）等。

**采矿威胁的地理格局**
采矿威胁脊椎动物物种（即IUCN将采矿列为威胁的物种）数量最高的区域主要集中在赤道附近，反映了全球生物多样性格局。从受威胁物种中受采矿威胁的比例来看，南美洲西部、南部非洲、北美洲北部、欧洲和中亚/东亚等区域突出，例如南美洲西部超过40%的受威胁两栖动物与采矿区域重叠，爬行动物在中亚类似，鸟类在南美洲、南部非洲、北美洲北部、欧洲和东亚/东南亚经常超过40%阈值。

**采矿区域的物种丰富度**
与同一生物群落内随机区域相比，采矿区域的总脊椎动物物种丰富度（包括两栖动物、爬行动物、哺乳动物和鸟类）更高，受威胁脊椎动物（包括受威胁两栖动物和受威胁鸟类）的丰富度也更高。这表明采矿不成比例地分布在生物多样性较高的区域。

**采矿重叠与物种列表之间的不匹配**
对于鸟类、两栖动物、爬行动物、哺乳动物、无脊椎动物和植物，物种分布区与采矿区域的重叠比例与采矿被列为威胁的概率呈正相关，重叠比例增加时被列为采矿威胁的几率增加（优势比>1，范围13.68–490.88）。但总体模型拟合度低（Tjur’s R2: 0.002–0.066），表明存在大量不匹配，例如许多重叠比例高的物种未被列为采矿威胁。在所有受威胁物种中，211个物种有≥75%的分布区与采矿区域重叠，其中97个被列为采矿威胁；131个物种有50%–75%重叠，59个被列为采矿威胁；265个物种有25%–50%重叠，97个被列为采矿威胁。

**潜在的未来采矿影响**
至少2,121个已知关键矿物矿床被用作潜在未来采矿暴露的代理。当施加平均矿场大小缓冲区并排除现有采矿区域后，3,209个受威胁物种的分布区与这些区域重叠，其中551个物种的采矿威胁已被IUCN列出。46个物种有≥75%的分布区在潜在未来采矿区域内，但仅7个被列为采矿威胁；39个物种有50%–75%重叠，仅4个被列出；305个物种有25%–50%重叠，仅11个被列出。值得注意的是，28个物种（20个为极危物种）完全被潜在未来采矿区域包围，但22个缺乏采矿威胁认定。这些物种包括马达加斯加的极危Andasibe大头蛇（Compsophis vinckei）和极危Bemanasy鼠狐猴（Microcebus manitatra）、夏威夷考艾岛的特有极危鸟类?akeke?e（Loxops caeruleirostris）等。当考虑现有和未来采矿的累积影响时，2,157个受威胁物种与两者重叠，其中440个（20%）被列为采矿威胁；12个物种的分布区完全与现有和未来采矿区域重叠，其中3个被列为采矿威胁。

**总结与讨论**
研究揭示了采矿对全球受威胁物种显著但未被充分认识的影响。尽管采矿已列为超过12,000个物种的威胁，包括近6,000个受威胁物种，但这些数字低估了其真实影响。采矿区域已与超过四分之一有空间数据的受威胁物种的分布区重叠，许多未被正式列为采矿威胁的物种分布区仍与采矿区域重叠。未来针对关键资源的新矿可能影响超过3,000个受威胁物种，其中80%以上尚未被列为采矿威胁。采矿与其他土地改造形式相似，在空间上偏向于高生物多样性区域，包括更多受威胁物种。这种模式可能反映了采矿集中在特定地质环境，这些环境在生物群落内产生强烈环境梯度和土壤变异，常与更多样化的生态群落相关。识别采矿与受威胁物种可能重合的地点应成为全球保护优先事项。

研究还发现，许多物种分布区与采矿区域大量重叠，但在IUCN评估中采矿未被列为威胁，可能原因包括：空间重叠本身不证明采矿影响或可能影响物种；粗尺度分布图可能包含物种稀有或缺失的区域；评估周期可能滞后于快速变化的采矿暴露；采矿区域生物多样性数据可及性有限。这些差异强调了更新IUCN评估以反映当前和新兴采矿压力的紧迫性。将映射工具（如本研究使用的）纳入IUCN评估过程，可系统标记高重叠物种进行重新评估。采矿足迹是动态的，重新评估应依据最新空间图层。更精细的物种分布图正在开发中，可能允许未来进行更细粒度的全球分析。

当采矿威胁在IUCN评估中被忽视时，也可能被国家法律保护（如澳大利亚《1999年环境保护与生物多样性保护法》）中的物种列表和引用触发机制遗漏，导致项目审批缺乏严格审查和定向缓解措施。尽管矿山复垦常被法律要求，但鉴于水文、土壤和植被结构的长期变化，复垦往往缓慢、不确定甚至不可行。大型采矿项目也受项目融资保障影响，如国际金融公司（IFC）绩效标准6（PS6），在关键栖息地中要求公司应用缓解层级并实现无净损失乃至净收益。明确的威胁认定和可靠的采矿-物种重叠图有助于确保这些保障措施尽早识别。

随着各国继续批准采矿作业的启用和扩张，采矿对许多受威胁物种的影响即将加剧，部分由金属采矿的快速增长驱动。预计受特别影响的极危物种包括Andasibe大头蛇、Bemanasy鼠狐猴、?akeke?e和Kraaifontein蜘蛛头（Serruria furcellata），这些物种与潜在未来采矿区域完全重叠，且均未被IUCN列为采矿威胁。在评估中承认采矿暴露对于触发适当保障措施至关重要，但有效保护还取决于环境标准和项目融资保障的严格实施、缓解层级的应用、透明可获取的生物多样性数据以及长期监测与评估。

**研究结论翻译**
研究结论强调，采矿对全球受威胁物种的影响显著且被低估，约有28%的受威胁物种分布区与现有采矿区域重叠，且超过3,000个物种可能面临未来关键矿物开采的潜在压力。当前IUCN评估中许多物种的采矿威胁未被记录，而采矿区域不成比例地位于高生物多样性区域。这些发现凸显了在全球保护规划中更全面核算采矿影响的紧迫性，并呼吁加强保护组织、政府与采矿部门之间的协调，以指导负责任采矿活动的规划、监管和许可，尤其是在面临非法采矿等挑战时。