生物多样性适应气候变化的国家政策和措施: 国际经验及启示

气候变化已成为威胁生物多样性及生态系统服务功能的主要因素之一, 许多国家已经意识到必须提高本国生物多样性适应气候变化的能力。一些国家出台了国家战略, 采取增加连通性、改进现有保护区域的管理和恢复措施等基于生态系统的适应措施, 采用跨学科与跨部门协作手段加强生物多样性适应气候变化的监测和评估, 并且从制度和资金等方面加强政策措施的落实。作者对部分发达国家和发展中的生物多样性大国的生物多样性适应气候变化的相关政策和措施进行了梳理, 并结合我国现状提出以下建议: (1)把生物多样性适应气候变化作为国家整体适应战略中的优先措施之一; (2)将提高生物多样性和生态系统的恢复力作为适应气候变化的基础性原则; (3)整合并完善国家生物多样性监测网络, 参考国际通行标准制定信息和数据收集标准, 并且尽快对气候变化下我国生物多样性脆弱性开展全面且持续的评估。     

生物多样性保护适应气候变化的管理策略

应对气候变化和保护生物多样性是2大全球性热点环境问题。气候变化导致物种多样性丧失、生态系统服务降低和区域生态安全屏障功能受损,威胁到中国国土生态安全格局和生态脆弱区域的可持续发展,给生物多样性保护带来新的挑战。做好生物多样性保护适应气候变化的风险管理工作,既是生物多样性应对气候变化风险的必要措施,也是减缓气候变化的重要途径。结合爱知目标10的实现情况,分析了欧盟、澳大利亚、美国等发达国家发布的生物多样性适应气候变化技术政策制定情况、中国生物多样性应对气候变化进展情况,剖析了中国生物多样性保护适应气候变化存在的问题,包括生物多样性应对气候变化的科学认知亟待提高、生物多样性保护适应气候变化的能力建设不足、自然保护地之间缺乏适应气候变化的生态廊道网络、生物多样性保护适应气候变化的技术标准缺乏。研究提出了中国生物多样性应对气候变化的适应性管理策略,包括制定《中国生物多样性保护协同应对气候变化的国家方案》、加强生物多样性保护适应气候变化的能力建设、开展自然保护区适应气候变化的风险管理试点、强化生物多样性应对气候变化的科技支撑,以期为推进纳入气候变化风险管理的生物多样性保护工作提供决策依据。     

山地物种海拔分布对气候变化响应的研究进展

过去1个世纪以来, 全球气候变化显著并已成为全球生物多样性面临的重要威胁之一。如何利用有限的资源最有效地保护生物多样性已成为亟待解决的最重要科学问题之一。山地因其具有较高的生境异质性、气候多样性和较低的人类活动干扰, 已成为最重要的生物多样性避难所, 也具有较高的生态服务价值, 在生物多样性保护中扮演着重要角色。但山地更容易受到气候变化的影响, 山地地区较为剧烈的气候变化将对山地生态系统的稳定性及其多样性造成严重威胁。理解山地物种海拔分布对气候变化的响应和潜在机理, 以及气候变化带来的物种海拔分布变化的负面效应, 将为全球气候变化背景下的山地生物多样性保护提供参考依据。本文综述了全球山地地区的气候变化情况, 总结了物种海拔迁移的研究进展, 重点讨论了山地物种分布最适海拔、海拔上下限和海拔分布范围变化的研究进展及不足, 比较了不同地区和不同类群物种海拔迁移的差异性, 以及物种对气候变化响应的滞后性。从生物及非生物因素等多个角度概括了物种海拔迁移响应气候变化的潜在机理, 评估并总结了气候变化引起的物种海拔分布所产生的负面效应, 主要对物种向上迁移对高海拔地区物种多样性的影响、物种迁移带来的分布区改变导致的物种灭绝风险以及物种海拔分布变化导致的种间相互作用改变等方面进行全面探讨。最后, 展望了未来在此领域研究中应注意的问题, 提出了在未来气候变化下山地生物多样性保护需要采取的措施, 强调应重点关注对气候变化较为敏感的类群及生物多样性区域, 加强中国山地物种对气候变化响应的监测网络建设和研究力度, 重点加强监测气候变化对动植物互作关系的影响。     

青藏高原高寒草地生物多样性与生态系统功能的关系

生物多样性和生态系统功能(BEF)之间的关系是目前陆地生态系统生态学研究的热点, 对于生态系统的高效利用与管理意义重大, 而且对于退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护有重要的指导作用。高寒草地是青藏高原生态系统的主体, 近年来, 在气候变化与人为干扰等因素的驱动下, 高寒草地生态系统功能严重衰退。为此, 本文在综述物种多样性和生态系统功能及其相互关系研究进展的基础上, 首先从地下生态学过程研究、全球变化对生态系统多功能性的影响等方面解析了目前关于草地生物多样性和生态系统功能研究中存在的问题。继而, 从不同草地类型、草地退化程度、放牧、模拟气候变化、刈割、施肥、封育和补播等干扰利用方式对高寒草地物种多样性与生态系统功能的影响进行了全面的评述。并指出了高寒草地BEF研究中存在的不足, 今后应基于物种功能多样性开展高寒草地BEF研究, 全面且综合地考虑非生物因子(养分资源、外界干扰、环境波动等)对生物多样性与生态系统功能之间关系的影响, 关注尺度效应和要素耦合在全球气候变化对高寒草地BEF研究中的作用。最后, 以高寒草地BEF研究进展和结论为支撑依据, 综合提出了高寒草地资源利用和生物多样性保护的措施与建议: 加强放牧管理, 保护生物多样性; 治理退化草地, 维持生物多样性功能; 加强创新保护理念, 增强生态系统功能。     

自然保护地生物多样性保护研究进展

建立自然保护地是保护生物多样性最为重要的措施之一。总体来看, 自然保护地生物多样性保护研究主要围绕关键生态系统以及珍稀濒危物种等保护对象的状态以及变化两个层面进行, 并重点关注自然保护地数量与面积、保护了多少重要生态系统和物种、能否有效保护生物多样性等一系列科学问题。然而, 在自然保护地生物多样性保护研究方面, 还缺少针对上述研究领域的系统性综述。为此, 本文系统梳理了自然保护地空间布局及其与生物多样性分布的关系、自然保护地生物多样性变化及其保护成效等近20年来相关领域的研究进展。自然保护地的空间布局以及与生物多样性分布的关系主要围绕自然保护地与生物多样性在某一阶段的状态开展研究, 致力于探究自然保护地“保护多少” “代表性如何” “在哪儿保护”等一系列关键科学问题。同时, 自然保护地内的生物多样性会随着气候变化、人类活动以及自身演替等发生时空动态变化, 基于自然保护地生物多样性变化分析, 各国学者在全球尺度、国家尺度和单个自然保护地进行了大量的保护成效评估研究, 并逐渐发展出了自然保护地内外配对分析方法以提升保护成效评估的精度, 进而识别出不同自然保护地的主要影响因素。在此基础上, 本文进一步对自然保护地生物多样性保护研究提出了展望, 主要包括: (1)综合考虑自然保护地生物多样性状态和变化; (2)开展多目标协同的自然保护地空间优化布局; (3)强化自然保护地主要保护对象的识别、调查与监测; (4)提升自然保护地的质量和连通性; (5)探究自然保护地管理措施与保护成效的关联机制。本文可为“2020年后全球生物多样性框架”的制定与实施特别是在自然保护地体系建设与优化方面提供参考与借鉴。     

我国外来入侵生物防控现状、问题和对策

外来物种入侵已经威胁全球多个国家和地区,严重影响农林牧渔业生产,威胁生态系统稳定,是当前全球生物多样性丧失的主要原因之一,开展入侵物种防控已成为生物多样性保护与农业绿色发展的重点工作。我国已经成为全球遭受生物入侵威胁与损失最为严重的国家之一,截至2018年底,入侵我国的外来物种有近800种,已确认入侵农林生态系统的有638种,全国31个省（区、市）均有外来生物入侵发生并带来危害,半数以上县域都有入侵物种分布,几乎涉及所有类型的生态系统。本文对全球主要发达国家外来入侵物种发生情况及防控进行梳理发现,从国家层面立法开展外来入侵生物防控成为主流,制定长期防控战略并增加投入是入侵物种防控成功的关键。近些年,我国在外来入侵物种防控方面初步建立了工作机制,发布了重点管理外来入侵物种名录,完成了重点入侵物种的调查监测,开展了局部地区的防控措施,积极推动立法工作。根据国外生物入侵防治经验与我国实际情况,本研究提出我国外来入侵物种防控对策建议,包括加强法制建设、开展本底调查和启动重大防控工程等,为我国外来侵入生物的防控提供借鉴。     

中国生物多样性就地保护成效与展望

生物多样性就地保护是指通过开展自然保护地体系的建立与管理, 结合自然保护地以外其他有效的基于区域的保护措施(other effective area-based conservation measures, OECMs), 从而实现物种种群及其栖息地的保护与恢复以及保障和提升生态系统服务的目标。就地保护是实现2020年全球生物多样性保护目标最为重要的措施之一。本文从自然保护地数量与面积、代表性、有效性, 以及其他生物多样性就地保护措施等方面, 整理和综述了国内外近年来的相关报道。总体来看, 我国基本建立了具有中国特色的生物多样性就地保护与管理体系, 实施了各项生物多样性保护恢复措施, 取得了一系列重大进展。自然保护地的面积和数量均呈现上升趋势, 已覆盖陆域国土面积的18%, 对一些重要生态系统及重点保护物种的保护取得了一定成效。正在建设的10处国家公园体制试点提升了部分重点物种的保护连通性。自然保护区总体管理状况相对较好, 保护了90%以上的哺乳动物和97%的兰科植物。此外, 其他有效的基于区域的保护措施亦为生物多样性就地保护贡献了民间力量。在此基础上, 本文对照《中国生物多样性保护战略与行动计划(2011-2030年)》中对“加强生物多样性就地保护”的各项要求, 分析总结了当前我国生物多样性就地保护仍然存在的问题与不足, 具体表现在以下几个方面: 自然保护地整体保护能力仍有待提升; 生物多样性保护优先区域仍然存在保护空缺; 自然保护区管理质量有待提升; 缺乏公共协商机制; 自然保护地以外的其他就地保护工作仍在探索阶段等。在此基础上, 对将来我国生物多样性就地保护提出了进一步建议与展望: (1)制定更为具体和量化的生物多样性就地保护目标; (2)加大力度减少物种受威胁程度, 特别是受关注较少的物种; (3)以保障和提升生态系统服务为目标, 提升生态系统保护修复的系统性与整体性; (4)加强自然保护地以外的生物多样性就地保护; (5)完善长期监测体系, 为生物多样性就地保护成效评估提供数据支撑。本文可为“2020年后全球生物多样性框架”特别是就地保护目标的制定与实施提供参考。     

云南被子植物菊类分支的系统发育多样性及其分布格局

全球气候变化与人为活动等因素导致的生物多样性丧失,引起了全球各界对生物多样性保护的高度关注。传统生物多样性保护主要对物种、特有种、受威胁物种的种类组成及其分布模式开展研究,忽视了进化历史在生物多样性保护中的作用。云南是全球生物多样性热点地区的交汇区,生物多样性的保护历来受到广泛关注,为了更好地探讨云南生物多样性的保护措施,该研究以云南被子植物菊类分支物种为研究对象,基于物种间的演化关系,结合其地理分布,从进化历史的角度探讨物种、特有种、受威胁物种的种类组成及系统发育组成的分布格局,并整合自然保护地的空间分布,识别生物多样性的重点保护区域。结果表明:云南被子植物菊类分支的物种、特有种及受威胁物种的物种密度与系统发育多样性均显著正相关; 通过零模型分析发现,由南向北标准化系统发育多样性逐渐降低; 云南南部、东南部、西北部是云南被子植物菊类分支的重点保护区域,加强这些区域的保护,将最大化地保护生物多样性的进化历史和进化潜能。由此可见,融合进化历史信息的植物多样性格局分析不仅有助于更加深入地理解植物多样性的形成与演变,也为生物多样性保护策略的制定提供更多的思路。     

生物多样性与生态系统服务情景模拟研究进展

生物多样性和生态系统服务情景模拟是指对未来生物多样性和生态系统服务变化轨迹的定量估计,二者相互关联并为长期、稳定的保护和恢复生态系统提供了重要科学依据。梳理生物多样性以及生态系统服务预测情景的核心观点,讨论基于生物多样性和生态系统服务情景模拟的保护决策支持途径,以期服务于我国生物多样性与生态系统服务预测研究的发展和深化。研究凝练结果如下：物种分布模型需要进行更规范的评价以明晰其对具体对象的适用性,生态系统预测模型亟待在关系结构的基础上嵌入更多的生态系统过程和社会经济过程,生态系统服务评估模型有必要强化对生物多样性、生态系统服务、人类福祉级联特征的刻画;全球气候变化驱动了未来区域生物多样性的大幅改变;土地利用则是陆地生态系统服务预测中的核心驱动变量。生态区划与区域尺度情景模拟、景观尺度下的生态安全格局构建、基于社会生态网络的社区适应三点重要展望方向将对基于情景模拟的我国生态系统保护决策提供重要的理论和实践支持。     

生物多样性与生态系统服务——关系、权衡与管理

生物多样性和生态系统服务是人类生存和社会经济可持续发展的物质基础,应对生物多样性丧失和生态系统服务退化问题已经成为继气候变化之后的又一个全球性环境热点问题。生物多样性是生态系统生产力、稳定性、抵抗生物入侵以及养分动态的主要决定因素,生物多样性越高,生态系统功能性状的范围越广,生态系统服务质量就越高越稳定。目的是探讨生物多样性和生态系统服务之间的关系:(1)明确了生物多样性与生态系统过程、功能、服务之间的关系;(2)生物多样性在生态系统服务中的角色:生物多样性在不同的空间尺度通过各种形式的运行机制与生态系统服务产生联系,生物多样性是生态系统过程的调节者,是巩固生态系统服务的一个重要因素,生物多样性也是一种终极的生态系统服务,并在遗传和物种水平上直接贡献了其利益和价值;(3)生物多样性与生态系统服务权衡和协同关系的研究可以更好的帮助管理人员做出有利的决策和保护工作,也是制定规划和适应策略以减少生物多样性危机带来的不利影响的基础;(4)生物多样性与生态系统服务的关系在不同的时间和空间尺度上是不恒定的,有必要共同确定生态系统服务和生物多样性的空间格局,以有效和可持续的进行生态系统管理;(5)虽然生物多样性保护和生态系统管理还存在许多不确定性,但相关理论应该在管理、保护和恢复生态系统中发挥重要作用。研究提出了进一步研究的领域,以促进生物多样性保护和生态系统服务提供之间的协同作用。希望对相关领域的研究有所帮助。     

中国生物多样性就地保护的研究与实践

中国是世界上生物多样性最丰富的地区之一,但面临着较大的生态衰退风险。中国生物多样性受到的威胁来自包括人口众多、经济发展模式单一落后、工业化进程加快、气候变化和外来物种入侵等多种因素。生物多样性的就地保护对于维护国家生态安全具有重要意义,同时也是中国可持续发展的需要。本文就中国生物多样性就地保护的研究成果和保护成就进行了回顾,提出了未来应该着重加强的研究领域。中国生物多样性的就地保护研究与实践主要集中在生物多样性资源调查、濒危物种管理和自然保护区建设等方面。中国政府在生物多样性就地保护领域开展了大量卓有成效的工作,发布实施了一系列的保护行动规划,不断提高了生物多样性的保护水平。中国的生物多样性就地保护经过了由数量发展到质量发展的阶段后,未来的研究重点应该集中在生物多样性形成与维持机制、生物多样性受胁原因与响应机制、生物多样性长期监测与评估、自然保护区有效管理和自然保护区立法等方面。     

Forest biodiversity in a changing climate: which logic for conservation strategies?

Climate change has direct and indirect impacts on forest ecosystems worldwide. In this context, changing site conditions and altered disturbance regimes as well as forest management responses are challenging the conservation of biodiversity in forests. Climate-induced dynamics and uncertainties related to future forest ecosystem development are calling into question current conservation strategies and concepts. Given the longevity of trees, slow development rates of forest ecosystems and slow migration rates of many forest species, the planning of adaptation measures in response to climate change are especially difficult though highly important for forest biodiversity conservation. This paper introduces a special issue with eight contributions which deal with a variety of aspects of forest biodiversity conservation in the face of climate change. More specifically, the papers address direct impacts of climate change on forest biodiversity, adaptation measures for forest and conservation management, as well as resulting challenges for conservation strategies and concepts. In conclusion, adaptation measures that enhance diversity and provide different options for future action, thereby maintaining ecosystems’ resilience, as well as conservation management operating on a landscape level, are promoted as being beneficial for coping with uncertainties related to climate change. Adaptive management, which constantly reviews conservation goals and measures, and which takes into account both science-based and local ecological knowledge on climate change can be a valuable tool to inform decisions for forest biodiversity conservation.     

Incorporating climate change adaptation into national conservation assessments

The Convention on Biological Diversity requires that member nations establish protected area networks that are representative of the country's biodiversity. The identification of priority sites to achieve outstanding representation targets is typically accomplished through formal conservation assessments. However, representation in conservation assessments or gap analyses has largely been interpreted based on a static view of biodiversity. In a rapidly changing climate, the speed of changes in biodiversity distribution and abundance is causing us to rethink the viability of this approach. Here we describe three explicit strategies for climate change adaptation as part of national conservation assessments: conserving the geophysical stage, identifying and protecting climate refugia, and promoting cross‐environment connectivity. We demonstrate how these three approaches were integrated into a national terrestrial conservation assessment for Papua New Guinea, one of the most biodiverse countries on earth. Protected areas identified based on representing geophysical diversity were able to capture over 90% of the diversity in vegetation communities, suggesting they could help protect representative biodiversity regardless of changes in the distribution of species and communities. By including climate change refugia as part of the national conservation assessment, it was possible to substantially reduce the amount of environmental change expected to be experienced within protected areas, without increasing the overall cost of the protected area network. Explicitly considering environmental heterogeneity between adjacent areas resulted in protected area networks with over 40% more internal environmental connectivity. These three climate change adaptation strategies represent defensible ways to guide national conservation priority given the uncertainty that currently exists in our ability to predict climate changes and their impacts. Importantly, they are also consistent with data and expertise typically available during national conservation assessments, including in developing nations. This means that in the vast majority of countries, these strategies could be implemented immediately.     

How is adaptation to climate change reflected in current practice of forest management and conservation? A case study from Germany

Climate change is expected to challenge forest management and nature conservation in forests. Besides forest species, strategies and references for management and conservation will be affected. In this paper, we qualitatively analysed whether forest conservation and management practice have already adapted to the impacts of climate change and to what extent those practices reflect the adaptation strategies dealt with in international peer-reviewed literature. To this end, we conducted thirteen in-depth interviews with forest practitioners (forest officers/forest district officers) in four regions in Germany. The interview regions were selected to represent the variation in tree species composition, forest ownership regimes and vulnerability to climate change. Although interviewees claimed to take climate change and adaptation strategies into account, in practice such strategies have as yet only occasionally been implemented. Our results suggest that strategies for adapting forest management to climate change are just in the early stages of development or supplement existing strategies relating to general risk reduction or nature-orientated forest management. The extent to which climate change adaptation strategies have influenced overall management varies. This variation and the lack of specific strategies also reflect the existing uncertainties about future changes in climate and about the capacity of forest ecosystems to adapt. We conclude that, in the face of climate change, forest management will have a major influence on future biodiversity composition of forest ecosystems. Hence, a framework for conservation in forests providing recommendations which also take into account the consequences of climate change needs to be developed.     

Southern Hemisphere biodiversity and global change: Data gaps and strategies

Long‐term datasets needed to detect the impacts of global change on southern biodiversity are still scarce and often incomplete, challenging adaptation planning and conservation management. Biological data are probably most limited in arid countries and from the oceans, where natural environmental variability (‘noise’) means that long time series are required to detect the ‘signal’ of directional change. Significant national and international investment and collaboration are needed for most southern nations to reliably track biodiversity trends and improve conservation adaptation to rapid climate change. Emerging early warning systems for biodiversity, incorporating regional environmental change drivers, citizen science and regional partnerships, can all help to compensate for existing information gaps and contribute to adaptation planning.     

Managing biodiversity under climate change: challenges,frameworks, and tools for adaptation

The myriad challenges facing biodiversity under climate change are reflected in the challenges facing managers planning for these impacts. An ever-expanding number of recommendations and tools for climate change adaptation exist to aid managers in these efforts, yet navigating these various resources can lead to information overload and paralysis in decision-making. Here we provide a synthesis of the key considerations, approaches, and available tools for integrating climate change adaptation into management plans. We discuss principal elements in climate change adaptation—incorporating uncertainty through scenario planning and adaptive management—and review three leading frameworks for incorporating climate change adaptation into place-based biodiversity conservation planning. Finally, we identify the following key questions needed for long-term conservation planning and review the associated tools and techniques needed to address them: (1) How is the climate projected to change in my study area?; (2) How are non-climatic stressors projected to change?; (3) How vulnerable are species to climate change impacts?; (4) How are species ranges likely to respond?; and (5) How are management strategies expected to affect outcomes? In doing so, we aim to aid natural resource managers in navigating the burgeoning field of climate change adaptation planning and provide managers a roadmap for managing biodiversity under climate change.     

中国濒危兽类保护遗传学研究进展与展望

我国是全球生物多样性大国,拥有包括大熊猫、金丝猴、华南虎、麋鹿、白鱀豚等特有物种和旗舰物种在内的丰富兽类资源。近几十年来,土地利用模式转变、盗猎、环境污染、气候变化等因素使许多兽类物种面临生存威胁,导致物种遗传多样性丧失。而遗传多样性是生物多样性的基本组成部分,决定了物种和种群能否长期生存。保护遗传学作为保护生物学的一大分支学科,旨在通过遗传学分析探明种群遗传变异和物种濒危的遗传学机制。近40年来,随着研究手段和技术的不断发展,我国兽类保护遗传学在遗传多样性和近交水平评估、景观遗传学、生态遗传学和圈养种群遗传管理等方面都取得了重要成果。然而,未来人类社会发展可能为濒危兽类带来的威胁依然存在,高通量测序等新技术的进一步发展则能够帮助我们更加深入地了解濒危物种和种群遗传适应与濒危机制,从而实现对濒危兽类的有效管理与保护。