西雙版納次生林。楊振供圖

全球范圍內(nèi)的氣候變化顯著推動了生物多樣性格局的改變。系統(tǒng)了解和掌握多維多樣性的空間分布格局變化，對于制定科學(xué)有效的保護規(guī)劃至關(guān)重要。

中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱版納植物園)綜合保護中心的科研人員聚焦中國受威脅的木材樹種，基于不同的氣候變化模型，預(yù)測了未來樹種多維多樣性的空間分布格局及變化趨勢，評估了我國保護地對木材樹種多維多樣性的保護效力。相關(guān)成果近日發(fā)表于《生物保護》。

豐富度不等同于多樣性

木材樹種既與經(jīng)濟發(fā)展息息相關(guān)，又在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，木材樹種往往是一些高大的優(yōu)勢喬木，對生活在森林里的其他植物、動物、微生物有很好的支撐作用。同時，木材樹種是森林砍伐的直接對象，受人類干擾嚴(yán)重。因此，研究團隊系統(tǒng)評估了氣候變化背景下，中國110種受威脅木材樹種的多樣性空間格局變化。

長期以來，生物多樣性保護以物種豐富度作為主要指標(biāo)。然而，物種是漫長進化的產(chǎn)物，其進化歷史、遺傳多樣性、生態(tài)服務(wù)功能等體現(xiàn)了不同維度的多樣性。如果一味關(guān)注物種數(shù)量，就會造成有些區(qū)域過度保護、有些區(qū)域保護不足的問題。

因此，在評估保護地效力時，與使用單一豐富度指數(shù)相比，使用多維度的生物多樣性指數(shù)，對人們更全面地評估保護優(yōu)先次序、科學(xué)規(guī)劃保護區(qū)有重要意義。

生物的多維多樣性反映在分類學(xué)、系統(tǒng)發(fā)育、遺傳學(xué)和生態(tài)功能等方面。論文通訊作者、版納植物園研究員李捷介紹，這項研究采用了4個多維多樣性指數(shù)——物種豐富度、系統(tǒng)發(fā)育多樣性、系統(tǒng)發(fā)育特有性、進化獨特與全球瀕危(EDGE)。

在分析受威脅樹種的多維多樣性時空模式后，研究團隊發(fā)現(xiàn)，在2081年至2100年的氣候情景下，中國西部和北部的多維多樣性將增加，但現(xiàn)有保護地對EDGE的物種保護能力會下降。大興安嶺、天山、昆侖山和橫斷山是未來木材樹種抵御氣候變化的關(guān)鍵地區(qū)，木材樹種的適生區(qū)將集中在這些區(qū)域。研究結(jié)果強調(diào)了使用多維指數(shù)進行規(guī)劃保護的重要性。

為進化獨特的樹種量身定制保護策略

談到這項研究的亮點，李捷認為，將EDGE納入多維度的生物多樣性指數(shù)很有意義。“我們想強調(diào)將物種進化歷史和脆弱性納入?yún)^(qū)域植物多樣性保護的重要性。”

“就像每個人的家庭背景各不相同，物種的進化歷史背景、‘職責(zé)’以及對未來氣候變化的適應(yīng)能力與響應(yīng)機制也千差萬別。”李捷解釋，EDGE指數(shù)強調(diào)了擁有特定進化歷史且受威脅程度較高的物種。這類物種分布區(qū)域通常較為狹窄，對生境的要求非常嚴(yán)苛。隨著氣候變化，在水熱變化比較劇烈的生境中，它們的生存受到嚴(yán)重威脅，而在原有生境被破壞后，可能很難再找到適生區(qū)。

李捷表示，在進化層面上，特有、稀有物種對維持整個生態(tài)系統(tǒng)和發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能非常重要。受威脅樹種所在的生態(tài)系統(tǒng)往往也是其他珍稀、瀕危物種的棲息地，保護它們能夠較好地保護其他珍稀、瀕危物種。這是研究選用EDGE指數(shù)的重要原因。

通常認為，在氣候變化影響下，分布范圍比較窄的物種更脆弱、更易消亡;一些常見物種反而可能更興旺，因為它們的適應(yīng)能力更強。該研究證明了這一觀點。

研究人員通過氣候模型發(fā)現(xiàn)，未來保護地對物種豐富度的保護效力會上升，然而，當(dāng)前自然保護區(qū)對EDGE指數(shù)中前15%熱點區(qū)域的物種保護能力將顯著下降，降幅達17.11%至29.93%。因此，研究團隊建議，未來應(yīng)關(guān)注不同樹種的進化起源，量身定制保護策略。

李捷說：“如果某個樹種變得脆弱，就相當(dāng)于一個生態(tài)系統(tǒng)鏈條斷了一環(huán)，短時間內(nèi)很難再重新搭接在一起。”因此，保護受威脅的、具有進化獨特性的樹種，就是間接保護與之相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)。

前瞻規(guī)劃保護氣候避難所

在未來氣候變化的影響下，受威脅樹種的命運會怎樣?保護地應(yīng)當(dāng)進行哪些相應(yīng)的調(diào)整?

李捷提到，現(xiàn)階段不能僅關(guān)注國家級保護區(qū)，有些“不起眼兒”的保護區(qū)也應(yīng)該得到重視，因為未來它們可能會成為受威脅物種的避難所。研究預(yù)測，山區(qū)將是未來的生物熱點地區(qū)，應(yīng)當(dāng)作為優(yōu)先關(guān)注區(qū)域。其中，中國西北部和中部的山區(qū)可能成為瀕危木材樹種關(guān)鍵的氣候避難所。

“我們知道動物會遷徙，其實植物也是如此。”李捷解釋，由于氣候變化，物種原本的生存環(huán)境也在變化，植物會向更適合的區(qū)域擴散。因此，保護范圍應(yīng)做出相應(yīng)的改變，需要對保護區(qū)實施動態(tài)管理。

在李捷工作生活的云南，大量山區(qū)固然為樹種向高海拔遷移提供了空間，但每座山很容易變成孤立的“島嶼”，這是因為大面積經(jīng)濟作物覆蓋了山的底部，導(dǎo)致那些需要被保護的森林存在于“蓋帽”式、不連續(xù)的山頂。當(dāng)生物只能存在于面積很小的山頂而沒有基因交流時，就會出現(xiàn)近交衰退。因此，李捷呼吁，要加強山體之間的連通性，如建立生物廊道等，保證生物能夠自由遷移與擴散。

實現(xiàn)保護地的最佳空間布局需要平衡經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益，是一個宏大課題。因而氣候變化背景下的前瞻性規(guī)劃就顯得格外重要。

李捷希望，這項研究能改良基于物種稀有性、地方性等標(biāo)準(zhǔn)確定保護優(yōu)先次序的傳統(tǒng)方法，為全球氣候變化背景下開展生物多樣性保護工作提供更有價值的參考方案。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.biocon.2024.110871

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