生物多样性理论最新进展

生物多样性是生态系统复杂性的重要特征, 理解多样性的形成和维持机制一直是理论生态学研究的核心议题。本文从三方面概述了生物多样性理论的最新进展。一是物种共存和群落构建, 总结了现代共存理论和基于过程的群落构建理论的新进展。二是物种相互作用, 综述了利用经验数据推断物种相互作用关系和强度的最新方法。三是生态-进化动态, 介绍了生态-进化模型的一般框架及其在生物多样性研究中的应用。最后对生物多样性理论的发展趋势做了展望, 特别是多尺度整合理论和全球变化下的预测理论。     

遥感在生物多样性研究中的应用进展

随着人口的持续增长, 人类经济活动对自然资源的利用强度不断升级以及全球气候变暖, 全球物种正以前所未有的速度丧失, 生物多样性成为了全球关注的热点问题。传统生物多样性研究以地面调查方法为主, 重点关注物种或样地水平, 但无法满足景观尺度、区域尺度以及全球尺度的生物多样性保护和评估需求。遥感作为获取生物多样性信息的另一种手段, 近年来在生物多样性领域发展迅速, 其覆盖广、序列性以及可重复性等特点使之在大尺度生物多样性监测和制图以及评估方面具有极大优势。本文主要通过文献收集整理, 从观测手段、研究尺度、观测对象和生物多样性关注点等方面综述了遥感在生物多样性研究中的应用现状, 重点分析不同遥感平台的技术优势和局限性, 并探讨了未来遥感在生物多样性研究的应用趋势。遥感平台按观测高度可分为近地面遥感、航空遥感和卫星遥感, 能够获取样地-景观-区域-洲际-全球尺度的生物多样性信息。星载平台在生物多样性研究中应用最多, 航空遥感的应用研究偏少主要受飞行成本限制。近地面遥感作为一个新兴平台, 能够直接观测到物种的个体, 获取生物多样性关注的物种和种群信息, 是未来遥感在生物多样性应用中的发展方向。虽然遥感技术在生物多样性研究中的应用存在一定的局限性, 未来随着传感器发展和多源数据融合技术的完善, 遥感能更好地从多个尺度、全方位地服务于生物多样性保护和评估。     

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。     

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。     

浙江省生物多样性特征分析

近年来,随着生物遗传资源获取与惠益共享、外来物种入侵、转基因生物安全、生物燃料对生物多样性的影响等新问题的出现,生物多样性保护受到国际社会和各国政府的高度重视。生物多样性是人类社会赖以生存和发展的重要基础,是全球可持续发展的重要组成部分。目前,生物多样性及生物资源的保护、开发、利用已成为衡量一个国家和地区综合实力和可持续发展能力的重要指标之一。准确可靠地掌握生物多样性信息是生物多样性保护科学决策的基础。     

浅析环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应

遗传多样性与物种多样性是生物多样性的两个基本层次。近年来的研究表明,环境特征可能对种群遗传多样性与群落物种多样性产生平行效应。本文对遗传多样性与物种多样性关联模型中环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应部分进行了具体化介绍。基于群落形成的四个基本过程,即突变与物种形成、选择、漂变和扩散,探讨了环境特征对遗传多样性与物种多样性产生平行效应的理论基础。在全球变化的大背景下,研究环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应及这两个维度多样性对全球变化响应的异同具有重要的生态学与保护生物学意义。然而,目前大多数生物多样性研究仍然只基于物种多样性一个维度,在同一系统中同时对遗传多样性与物种多样性进行整合研究的工作仍然较少。希望通过本文的总结与讨论,能对国内遗传多样性与物种多样性整合研究起到参考与促进作用。     

物种与物种多样性

本文首先讨论生物物种的科学概念和生物学本质，分析物种客观存在的自然属性和物种概念的局限性，认为物种的生物学属性和物种多样性的科学属性之间有着本质联系。物种多样性研究的实质是研究生物物种的生物学多样性。度量物种多样性程度有多种方法，但物种数目是物种多样性程度最直接、也是最基本的表达，估计物种多样性数目是当前国际上物种多样性研究的核心与热点内容。物种多样性产生的根源是物种形成，物种绝灭速率是维持物种多样性的关键因素。本文简要总结了物种形成与绝灭的基本模式和机制，通过分析生物地理区系与物种多样性研究的密切关系，说明物种的区系成份分析是物种多样性大尺度格局研究的重要内容。     

全球变化情景下的中国木本植物受威胁物种名录

生物多样性正面临快速丧失的风险, 气候和土地利用变化已成为生物多样性的主要威胁之一。受威胁物种名录是区域和全球生物多样性保护的重要基础数据, 也是保护区规划的基础。作为一个生物多样性大国, 中国已开展了高等植物受威胁状况的系统性评估, 建立了受威胁植物名录, 为植物多样性保护规划提供了支撑。但由于数据和方法限制, 现有受威胁植物名录制定时未定量考虑全球变化对植物分布的潜在影响, 因而可能低估物种的受威胁等级及未来生物多样性的丧失风险。本研究基于高精度的木本植物分布数据和物种分布模型, 评估了未来气候和土地利用变化对木本植物分布的潜在影响。基于每个物种适宜分布区大小的变化, 并依据IUCN红色名录评估指标A3c的阈值标准, 更新了木本植物的受威胁等级, 补充了未来中国潜在受威胁木本植物名录。结果显示: 综合不同的气候变化情景(RCP 2.6、RCP 6.0和RCP 8.5)和扩散情景(完全扩散、20 km/10年、不扩散), 约12.9%-40.5%的木本植物被评估为受威胁物种。该名录将为制定木本植物保护优先级、开展保护区规划、提升全球变化情景下的生物多样性保护成效提供基础数据, 也为其他类群制定全面的受威胁物种名录提供参考。     

系统发育多样性测度及其在生物多样性保护中的应用

生物多样性保护面临两个基本问题：如何确定生物多样性测度以及如何保护生物多样性。传统的生物多样性测度是以物种概念为基础的,用生态学和地理学方法确定各种生物多样性指数。其测度依赖于样方面积的大小,并且所有的物种在分类上同等对待。系统发育多样性测度基于系统发育和遗传学的理论和方法,能确定某一物种对类群多样性的贡献大小。该方法比较复杂,只有在类群的系统发育或遗传资料比较齐全时方能应用。本文认为,物种生存力途径和系统发育多样性测度相结合有助于确定物种和生态系统保护的优先秩序。     

景观遗传学：概念与方法

全球变化下的物种栖息地丧失和破碎化给生物多样性保护带来了新的问题和挑战,生物多样性保护必须由单纯的物种保护上升到栖息地景观的保护。景观遗传学是定量确定栖息地景观特征对种群遗传结构影响的一门交叉学科,在生物保护及自然保护区管理方面有巨大的潜力。从生物多样性保护的角度评述了景观结构与遗传多样性的关系,介绍了景观遗传学的基本概念,研究尺度和方法,并对景观遗传学当前的研究焦点及面临的挑战做了总结。     

A suite of essential biodiversity variables for detecting critical biodiversity change

Key global indicators of biodiversity decline, such as the IUCN Red List Index and the Living Planet Index, have relatively long assessment intervals. This means they, due to their inherent structure, function as late‐warning indicators that are retrospective, rather than prospective. These indicators are unquestionably important in providing information for biodiversity conservation, but the detection of early‐warning signs of critical biodiversity change is also needed so that proactive management responses can be enacted promptly where required. Generally, biodiversity conservation has dealt poorly with the scattered distribution of necessary detailed information, and needs to find a solution to assemble, harmonize and standardize the data. The prospect of monitoring essential biodiversity variables (EBVs) has been suggested in response to this challenge. The concept has generated much attention, but the EBVs themselves are still in development due to the complexity of the task, the limited resources available, and a lack of long‐term commitment to maintain EBV data sets. As a first step, the scientific community and the policy sphere should agree on a set of priority candidate EBVs to be developed within the coming years to advance both large‐scale ecological research as well as global and regional biodiversity conservation. Critical ecological transitions are of high importance from both a scientific as well as from a conservation policy point of view, as they can lead to long‐lasting biodiversity change with a high potential for deleterious effects on whole ecosystems and therefore also on human well‐being. We evaluated candidate EBVs using six criteria: relevance, sensitivity to change, generalizability, scalability, feasibility, and data availability and provide a literature‐based review for eight EBVs with high sensitivity to change. The proposed suite of EBVs comprises abundance, allelic diversity, body mass index, ecosystem heterogeneity, phenology, range dynamics, size at first reproduction, and survival rates. The eight candidate EBVs provide for the early detection of critical and potentially long‐lasting biodiversity change and should be operationalized as a priority. Only with such an approach can science predict the future status of global biodiversity with high certainty and set up the appropriate conservation measures early and efficiently. Importantly, the selected EBVs would address a large range of conservation issues and contribute to a total of 15 of the 20 Aichi targets and are, hence, of high biological relevance.     

Overlooked Mountain Rock Pools in Deserts Are Critical Local Hotspots of Biodiversity

BackgroundThe world is undergoing exceptional biodiversity loss. Most conservation efforts target biodiversity hotspots at large scales. Such approach overlooks small-sized local hotspots, which may be rich in endemic and highly threatened species. We explore the importance of mountain rock pools (gueltas) as local biodiversity hotspots in the Sahara-Sahel. Specifically, we considered how many vertebrates (total and endemics) use gueltas, what factors predict species richness, and which gueltas are of most priority for conservation. We expected to provide management recommendations, improve local biodiversity conservation, and simultaneously contribute with a framework for future enhancement of local communities’ economy. The identification of local hotspots of biodiversity is important for revaluating global conservation priorities.Conclusion/SignificanceGueltas are crucial for local biodiversity conservation and human activities. They require urgent management plans in Mauritania’s mountains. They could provide refugia under climate change being important for long-term conservation of Sahara-Sahel biodiversity. Given their disproportional importance in relation to their size, they are local hotspots of biodiversity deserving global attention.     

Future battlegrounds for conservation under global change

Global biodiversity is under significant threat from the combined effects of human-induced climate and land-use change. Covering 12% of the Earth's terrestrial surface, protected areas are crucial for conserving biodiversity and supporting ecological processes beneficial to human well-being, but their selection and design are usually uninformed about future global change. Here, we quantify the exposure of the global reserve network to projected climate and land-use change according to the Millennium Ecosystem Assessment and set these threats in relation to the conservation value and capacity of biogeographic and geopolitical regions. We find that geographical patterns of past human impact on the land cover only poorly predict those of forecasted change, thus revealing the inadequacy of existing global conservation prioritization templates. Projected conservation risk, measured as regional levels of land-cover change in relation to area protected, is the greatest at high latitudes (due to climate change) and tropics/subtropics (due to land-use change). Only some high-latitude nations prone to high conservation risk are also of high conservation value, but their high relative wealth may facilitate additional conservation efforts. In contrast, most low-latitude nations tend to be of high conservation value, but they often have limited capacity for conservation which may exacerbate the global biodiversity extinction crisis. While our approach will clearly benefit from improved land-cover projections and a thorough understanding of how species range will shift under climate change, our results provide a first global quantitative demonstration of the urgent need to consider future environmental change in reserve-based conservation planning. They further highlight the pressing need for new reserves in target regions and support a much extended 'north-south' transfer of conservation resources that maximizes biodiversity conservation while mitigating global climate change.     

中国生物多样性保护的变革性转变及路径

全球正在经历第六次物种大灭绝。为了应对生物多样性丧失速率日益加快的严峻挑战, 《生物多样性公约》第十届缔约方大会通过了《生物多样性战略计划》(2011-2020年)及20项爱知生物多样性目标。然而, 2019年IPBES全球评估报告表明, 大部分爱知目标可能无法在2020年实现, 因此, 自然保护需要变革性转变。中国虽然在生物多样性保护方面取得了巨大成就, 提出了系统完整的生态文明制度及建立“以国家公园为主体的自然保护地体系”的目标, 并通过绿盾行动和环保督察提升了生物多样性保护的重要性, 陆地自然保护地覆盖率也已达到18%, 但仍未有效遏制生物多样性下降的趋势, 物种濒危程度持续加剧。尽管生态文明一系列改革已经做出了变革性转变, 中央层面大力推行生物多样性“主流化”的相关政策, 通过机构改革初步解决了自然保护地“九龙治水”的问题, 在国土空间规划和生态保护红线划定中强调了生物多样性保护的重要性, 但是, 生物多样性保护仍然缺乏系统性的解决策略, 需要在不同层面进一步落实“主流化”, 建立完整的法律体系和统一规范高效的保护机制, 保障保护资金, 明确生物多样性在生产、生活空间中的地位, 打通自然保护成果与经济利益的转化渠道。因此, 中国的生物多样性保护应当借助生态文明建设的历史性机遇, 在保护意识、空间布局和保护行动3个方面充分实现变革性的转变, 借助五位一体总体布局, 采用系统化的解决方法, 进一步整合法律、行政、市场、技术和社会等五方面力量, 提出具体的实现路径, 实现保护意识主流化、保护利用统筹化和保护行动全民化等三方面变革性的转变, 形成高效一体化的机制, 以实现“人与自然和谐相处”的生物多样性保护理想状态。     

Measuring the extent and effectiveness of protected areas as an indicator for meeting global biodiversity targets

There are now over 100000 protected areas worldwide, covering over 12% of the Earth's land surface. These areas represent one of the most significant human resource use allocations on the planet. The importance of protected areas is reflected in their widely accepted role as an indicator for global targets and environmental assessments. However, measuring the number and extent of protected areas only provides a unidimensional indicator of political commitment to biodiversity conservation. Data on the geographic location and spatial extent of protected areas will not provide information on a key determinant for meeting global biodiversity targets: 'effectiveness' in conserving biodiversity. Although tools are being devised to assess management effectiveness, there is no globally accepted metric. Nevertheless, the numerical, spatial and geographic attributes of protected areas can be further enhanced by investigation of the biodiversity coverage of these protected areas, using species, habitats or biogeographic classifications. This paper reviews the current global extent of protected areas in terms of geopolitical and habitat coverage, and considers their value as a global indicator of conservation action or response. The paper discusses the role of the World Database on Protected Areas and collection and quality control issues, and identifies areas for improvement, including how conservation effectiveness indicators may be included in the database to improve the value of protected areas data as an indicator for meeting global biodiversity targets.     

利用基于自然的解决方案促进生物多样性保护

生物多样性丧失是当今人类面临的重要危机之一,在以“爱知目标”为代表的生物多样性保护目标均未实现的背景下,如何推进变革性转型以遏制和扭转生物多样性丧失趋势成为当务之急。基于自然的解决方案(NbS)因其坚持整体性、系统性、多样性、稳定性、可持续性、权衡性和包容性等原则,成为应对全球危机的重要途径。该文通过分析机理和功能层面生物多样性和NbS的关系,阐明了NbS利用恢复生态系统的复杂性和营养级来指引生物多样性保护的路径,提出了利用NbS促进生物多样性保护的双重内涵,一是以提升生态系统多样性、稳定性、持续性为目标,二是利用自然生态过程。在建立NbS和生物多样性关联认知的基础上,该文进一步梳理了NbS的概念内涵与生物多样性保护目标的一致性,以及NbS在生态空间、农业空间、城镇空间对生物多样性保护的相关方法,归纳了NbS促进生物多样性的国内外实践案例,讨论了NbS协同促进生物多样性保护、应对气候变化和可持续发展的多重效益,展望了NbS纳入生物多样性保护战略规划的愿景,以期为促进《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》等框架履约、推进NbS在生物多样性保护主流化提供参考。     

海洋保护区管理与保护成效评估的方法与进展

全球物种多样性的持续下降使得生物多样性保护面临巨大挑战, 海洋生物多样性的保护任务尤其艰巨。海洋保护区是保护生物多样性的有效方式之一, 如何对其成效进行评估是当前研究热点。然而, 目前针对海洋保护区的评估体系较少, 而且评估指标多侧重于管理成效。近年来随着全球生物多样性监测网络和数据库的建立, 以及多种新技术(如遥感、声呐系统、卫星追踪、基因组学等)在海洋生物多样性监测中的应用, 使得从生态系统到基因水平的多层次连续监测成为可能。基于此, 建议未来我国海洋保护区成效评估应在充分利用新技术方法的基础上, 加强长期科学监测, 建立并完善生物多样性监测数据库和信息共享机制, 发展跨学科的综合保护成效评估体系, 加强基于生物多样性监测的保护成效评估。     

《生物多样性公约》海洋生物多样性议题的 谈判焦点、影响及我国对策

海洋和沿海生物多样性保护和可持续利用等问题是《生物多样性公约》谈判的重要领域。本文梳理了历次缔约方大会的谈判进程, 认为主要焦点议题包括: (1)应对人类活动和全球气候变化对海洋和沿海生物多样性的影响; (2)海洋和沿海生物多样性保护和可持续利用的工具; (3)海洋保护区及具有重要生态或生物学意义的海域。这些议题的讨论将影响包括全球海洋保护区建设在内的海洋生物多样性保护进程, 也将影响全球海洋生物多样性保护国际制度的建设, 以及沿海国家的社会经济。我国应加强履约谈判的技术支持, 加快涉海相关问题研究, 积极参与相关国际谈判, 并大力宣传我国经验。     

云南省生物多样性保护进展、成效与前瞻

《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)计划于2021年在云南昆明召开, 大会将评估《2011-2020年生物多样性战略计划》执行情况及实施进展。如能达成协议, 将出台“2020年后全球生物多样性框架”, 作为指导2020年之后全球生物多样性保护的最新纲领性文件。这是生物多样性保护国际进程的一个里程碑, 也是展现中国以及云南多年来生物多样性保护成效的重要契机。作为中国生物多样性最为丰富的省份和具有全球意义的生物多样性关键地区之一, 云南在生物多样性保护方面投入巨大努力, 在全国较早发布省级《生物多样性保护战略与行动计划(2012-2030年)》、开创地方立法先河、率先试点建设国家公园、较早开展县域生物多样性本底调查与评估研究工作、建立了首个国家级野生生物种质资源库等, 在就地保护、迁地保护、重大生态工程等众多领域都取得显著成效。本文在梳理云南生物多样性保护进展与成就的基础上, 对保护成效进行了评估, 并有针对性地探讨了云南生物多样性保护未来发展方向及重大意义, 加强全省农业生物多样性的保护与可持续利用、发挥跨境生物多样性保护及减贫示范作用、协调发展生物多样性保护与少数民族传统知识保护等方面是云南省生物多样性保护今后发展的重要方向, 同时本文也为进一步促进云南生物多样性保护与管理提供了基础资料, 并为COP15提供地方履约实例。     

What's on the horizon for community-based conservation? Emerging threats and opportunities

Community-based conservation can support livelihoods and biodiversity, while reinforcing local and Indigenous values, cultures, and institutions. Its delivery can help address cross-cutting global challenges, such as climate change, conservation, poverty, and food security. Therefore, understanding trends in community-based conservation is pertinent to setting and implementing global goals. We undertook a horizon scan to prioritize 15 emerging threats and opportunities expected to impact the future effectiveness of community-based conservation. Topics relate to global biodiversity policy; human rights; shifting human geography; inclusion, diversity, equity, and access; conservation finance and income; and economic reforms. Our findings offer guidance on strengthening community-based conservation to achieve global environmental and development goals.