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中國最受關注瀕危物種保護現(xiàn)狀快速評價的新方法探討

2019-01-28 18:16:04顧壘聞丞羅玫王昊呂植
中國學術期刊文摘 2019年9期
關鍵詞:棲息地名錄種群

顧壘 聞丞 羅玫 王昊 呂植

中國是世界上生物多樣性最豐富的國家之一。進入21 世紀以來,國家在物種保護方面的投入逐年增多,民間的保護意識和保護行動也有很大發(fā)展,然而目前并沒有行之有效的手段評估這些投入帶來的成效。某個瀕危物種保護得怎樣,數(shù)量是否增多,生境是否改善,這些都是公眾最感興趣的關于物種保護的問題,但這樣的問題往往沒有答案。

瀕危等級是確定物種優(yōu)先保護順序和制訂瀕危物種保育策略的重要依據(jù),《生物多樣性公約》、相關國際組織和一些國家都把物種瀕危狀態(tài)的評價作為生物多樣性保護工作中的一個重要步驟。 IUCN 紅色名錄的等級標準已于2001年更新到3.1 版本,獲得了國際的廣泛認可和應用,很多國家包括中國的物種紅色名錄編制都參照了它的定量評估體系和專家咨詢方法。但這一標準是評估物種瀕危狀態(tài)的,用于保護成效評估時并不方便。

1988年,美國瀕危物種法案(Endangered Species Act,ESA)修訂后規(guī)定物種恢復計劃(species recovery plans)必須包含具體的成 效評價指標。10 余年后,學術界通過保護計劃本身的成效評估了這些指標體系的作用,發(fā)現(xiàn)詳盡的評價指標與瀕危物種種群的恢復有正相關性。除美國以外,加拿大、澳大利亞和新西蘭也曾對瀕危物種保護成效進行定量評估。中國目前尚無法律約束具體的物種保護實踐,也沒有評估保護成效的標準,這與社會逐漸增加的對物種保護的投入是不相符的。

因此,我們基于現(xiàn)階段可獲取的質量最好的數(shù)據(jù),嘗試制訂了一套保護成效評分標準,并以此對中國最受關注的瀕危物種的保護成效進行快速評估。此外,我們還對公開發(fā)表的瀕危物種研究文獻進行了全面梳理,為評估提供必要信息,同時期望了解中國瀕危物種研究發(fā)展的整體趨勢。

1 方法

1.1 選定“最受關注的瀕危物種”

《國家重點保護野生動物名錄》和《國家重點保護野生植物名錄》(以下簡稱《名錄》)共包含了約529個物種(由于有些物種是整屬列入,近年來不斷有分類修訂,物種數(shù)量會有變動),其中I 級約148 個,II級約381 個。在已經(jīng)進行過的較為科學和系統(tǒng)化的評估中,《中國物種紅色名錄》評估了10211 個物種(含種下等級),IUCN 物種紅色名錄 評估了6207 個物種(含種下等級)。為在評估中涵蓋更多瀕危狀況較為嚴重的物種,加入了IUCN 物種紅色名錄中易危(VU)以上等級的物種。適逢IUCN 5年一度的數(shù)據(jù)庫更新,我們在2014年初啟動評估工作時只確認了362 個物種的等級信息,其中有262 個與《名錄》重疊。此外北京大學自然保護與社會發(fā)展研究中心積累的信息中還包括117 個不在上述名錄中的物種,這部分數(shù)據(jù)我們也包括進來,初步確定746 個待評估物種。

在對這746 個物種進行文獻檢索時發(fā)現(xiàn),對多數(shù)物種而言,研究文獻和積累數(shù)據(jù)無法提供評估所需的足夠信息。本次評估的一個重要目的是制訂一套行之有效的評估標準,信息空缺太多的物種無法對標準的有效與否產(chǎn)生反饋,因此是沒有意義的。最終我們把用于評估物種保護狀況的名單縮小到文獻和分布信息都相對完整的物種。《名錄》是目前國內(nèi)瀕危野生動植物物種保護唯一有效的法律依據(jù),保護和科研的關注點大多集中在這些物種上,而一級保護的物種顯然是重中之重。此外,鳥類的種群和分布信息是所有類群中最好的,表明鳥類受到了研究和保護工作者以及愛好者的較多關注,而其中極危(CR)和瀕危(EN)等級的物種也有更高的保護價值。上述物種代表了中國瀕危物種保護和科研的最高水平,我們將其定義為“最受關注的瀕危物種” ,共174 種。

1.2 物種保護狀況評估標準的 制訂

基于現(xiàn)階段所能獲得的最可靠的數(shù)據(jù),并部分參照美國ESA 物種恢復計劃的評估標準,我們設置了4項指標對174 個物種的保護狀況進行評估。

(1)種群數(shù)量和趨勢。定量指標,來自文獻、積累的監(jiān)測數(shù)據(jù)和咨詢,沒有信息的則參照IUCN 物種紅色名錄的描述。

(2)適宜生境面積變化。定量指標,來自遙感數(shù)據(jù)和分布數(shù)據(jù)模擬。具體方法見1.4。

(3)信息完善程度。定性指標,來自文獻,反映物種的生物學信息被了解的程度。按分類學、種群監(jiān)測、棲息地變化、行為學、繁育系統(tǒng)和遺傳多樣性這6 類研究文獻的有無進行評分。

(4)模擬分布區(qū)被保護區(qū)覆蓋程度。定量指標,來自分布數(shù)據(jù)模擬,具體方法見聞丞等。

1.3 物種研究文獻的檢索和信息提取

在前述的4 項指標中,種群數(shù)量和趨勢、信息完善程度以及部分分布信息可以從公開發(fā)表的科研文獻中獲取。此外科研文獻自身的數(shù)量和增長趨勢也可以反映瀕危物種被關注的程度。因此我們發(fā)起了一項基于746 個物種名單的研究文獻檢索和信息提取活動,在全國范圍內(nèi)招募志愿者,按照如下規(guī)則檢索研究文獻并提取信息。

文獻來源:英文文獻以物種拉丁學名為關鍵詞在 Google Scholar中搜尋,中文文獻以中文名為關鍵詞在維普和 CNKI(中國期刊全文 數(shù)據(jù)庫)搜索,檢索時均須下載全文。文章發(fā)表時間段為2000—2013年。在文獻檢索中盡量去除純粹 研究利用價值,或以利用為目的的人工養(yǎng)殖和栽培等與保護無關的 文章。

文獻信息提取:(1)種群信息:記錄文獻中提及的種群數(shù)量和變化趨勢。(2)研究地點:在論文的“研究地點”中提取,地名精確到縣一級,如果有經(jīng)緯度則記錄經(jīng)緯度。這實際上是分布信息,用于棲息地模擬。(3)研究內(nèi)容分類:依據(jù)本研究需要,對IUCN 評價物種瀕危狀況的體系做了簡化和歸并,總結為一系列研究論文中經(jīng)常關注的內(nèi)容,并分為“現(xiàn)狀”“威脅”和“行動”3 大類。

對從志愿者處返回的信息提取結果進行檢查和甄別,發(fā)現(xiàn)正確率高于90%。這證明了此套信息提取方法足夠簡明,即使非相關專業(yè)的使用者也不會遇到障礙。

1.4 棲息地的變化

植被指數(shù)的變化趨勢可以反映出生物賴以生存的植被的變化趨勢。利用由美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)公開提供的Terra/MODIS 影像衍生的增強型植被指數(shù)EVI(MOD13Q1 數(shù)據(jù)集的一部分)分析了2000—2013年中國范圍內(nèi)植被的變化趨勢。首先對每年夏季植被最好階段的8 個時相,即從5月25日(閏年24日)至9月29日(閏年28日)的EVI 數(shù)據(jù)取平均值,使用線性回歸的方法對每個像素上2000—2013年的14 個數(shù)據(jù)進行線性回歸,檢驗回歸方程的斜率和顯著性,斜率為負且檢驗結果為顯著的表明EVI 平均值呈現(xiàn)出顯著下降的趨勢,對應著植被狀況的顯著變差;相反則對應著植被狀況顯著改善;若斜率檢驗結果為不顯著,則認為植被指數(shù)未發(fā)生明顯變化。

同時,綜合了5 套土地覆蓋數(shù)據(jù)集,將中國的土地覆蓋分為森林、草地、濕地、荒漠和裸地、冰川、農(nóng)田和城市用地7 類,然后和植被指數(shù)趨勢分析數(shù)據(jù)疊加,得到每種土地覆蓋類型的變化情況,并計算面積(像素數(shù))的百分比。這5 套土地覆蓋數(shù)據(jù)集分別是:

(1)由GLC2000(Global Land Cover 2000,全球土地覆蓋2000)項目開發(fā)的基于SPOT4 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的全球土地覆蓋數(shù)據(jù)的中國子集。

(2)由IGBP-DIS(International Geosphere-Biosphere Program:Data and Information System,國際地理與生物圈項目數(shù)據(jù)信息系統(tǒng))支持的基于AVH-RR(Advanced Very High Resolution Radiometer,先進超高分辨率輻射計)遙感數(shù)據(jù)的全球土地覆蓋數(shù)據(jù)中國子集。

( 3) MODIS ( Moderate Resolution Imaging Spectroradio-meter,中分辨率成像光譜儀)全球土地覆蓋數(shù)據(jù)中國子集。

(4)由馬里蘭大學生產(chǎn)的基于AVHRR 數(shù)據(jù)和NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,歸一化差值植被指數(shù))數(shù)據(jù)的全球土地覆蓋數(shù)據(jù)中國子集。

(5)由中國科學院組織實施的中國2000年1∶100000 土地覆蓋數(shù)據(jù),經(jīng)合并和矢量柵格轉換得到的全國范圍1 km 分辨率的土地利用數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

最后將預測出的分布區(qū)與不同土地覆蓋類型植被指數(shù)變化的圖層作疊加分析,統(tǒng)計預測分布區(qū)中各種生境植被指數(shù)的變化,作為棲息地變化的評價指標之一。由于不同物種生境不同、對生境中植被的依賴程度也不同,因此在評分時針對每個物種給出特定的評分。例如,棲息地是森林的物種,以森林植被面積增加作為改善標準;棲息地是荒漠和裸地的物種,以荒漠和裸地植被面積減少為改善標準。

2 結果

2.1 物種保護狀況總體評分

在所評估的174 個物種中,保護狀況總體改善的只有26 種,維持原狀的32 種,變差的達116 種。各指標評分的算術平均值可以從整體上反映這些物種的保護狀況,4 項指標的平均值分別為:種群數(shù)量和趨勢為-0.64;適宜生境面積變化為 -0.15;信息完善程度為-0.27;模擬棲息地被保護區(qū)覆蓋程度為-0.17。所有指標都是負值,說明即使是集中了最多保護資源的瀕危物種,其保護狀況仍然在惡化。

在 174 個物種中,保護狀況 最好的物種如梅花鹿(Cervus nippon)、蘇鐵(Cycas revoluta)、珙桐(Davidia involucrata)、西藏野驢(Equus kiang)、獨葉草(Kingdonia uniflora)和分布于臺灣的臺灣鬣羚(Capricornis crispus)、臺灣猴(Macaca cyclopis)均有較大的種群數(shù)量,并且近年來穩(wěn)中有升,而大熊貓(Ailuropoda melanoleuca)、野牦牛(Bos mutus)、扭角羚(Budorcas taxicolor)、川金絲猴(Rhinopithecus roxellana)則因物種和棲息地數(shù)據(jù)較為完備而獲得較高分數(shù)。受益于保護實踐的物種很少,174 種中目前只有大熊貓、扭角羚、川金絲猴和朱鹮(Nipponia nippon)。其中金絲猴和扭角羚作為與大熊貓同域分布的物種,是大熊貓保護的受益者。

保護狀況最差的物種中,野馬(Equus przewalskii)已經(jīng)野外滅絕,白鱀豚(Lipotes vexillifer)和白鱘(Psephurus gladius)很可能也已經(jīng)滅絕。評分為-3 以下的物種中,華蓋木(Manglietiastrum sinicum)、云南藍果樹(Nyssa yunnanensis)和巧家五針松(Pinus squamata)是極小種群物種,其他物種的信息完善程度很低。

其他低分物種都是只有零星的研究和目擊記錄,包括遷徙鳥類、分布于邊境地區(qū)的哺乳動物以及20余種蘇鐵和國家I 級重點保護植物中的所有蕨類物種,這從一個側面說明了這些物種的保護存在較大盲區(qū),保護區(qū)覆蓋不足,缺乏種群和棲息地的基本信息。

2.2 物種保護狀況單項指標評分

2.2.1 種群數(shù)量和趨勢174 個物種中,種群規(guī)模下降的有118 個,占67.82%;保持穩(wěn)定的有31 個,占17.82%;擴大的有25 個,占14.36%。種群增長最多的物種有珙桐、蘇鐵、西藏野驢等,多數(shù)是本身數(shù)量較大的低危、無危物種。種群評分最低的物種中,巧家五針松、百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)等極小種群物種仍有數(shù)量減少的趨勢,或數(shù)量極少而沒有恢復跡象。

2.2.2 適宜生境面積變化174 個物種中,模擬分布區(qū)中適宜生境 面積減少超過1%的有33 個,占18.97%;面積增減在 1%以內(nèi)的有 14 個,占8.05%;面積增加超過1%的有16 個,占9.20%。有101 個物種因為分布信息不全,無法進行分布區(qū)模擬,記為0 分。

2.2.3 信息完善程度174 個物種中,基本信息不完備的有89 個,占51.15%;僅完善了分布、種群信息的有40 個,占22.98%;在基本信息之外對棲息地狀態(tài)、遺傳多樣性、行為或繁殖生物學有研究的有45個,占 25.86%。信息較為完善的物種都是旗艦種或有經(jīng)濟價值的 物種。

2.2.4 模擬分布區(qū)被保護區(qū)覆蓋程度174 個物種中,模擬分布區(qū)被保護區(qū)覆蓋范圍在5%以下的物種有35 個,占20.11%;在5%~15%的有20 個,占11.49%;高于15%的有18 個,占10.35%。有101 個物種因為分布信息不全,無法進行分布區(qū)模擬,記為0 分。

2.3 物種研究文獻縱覽

為了給物種保護狀況評估提供必要信息,我們對包括前述174 個物種的746 個物種進行了全面的研究文獻檢索。檢索共得到文獻9338篇。其中中文文獻8130 篇,英文文獻1208 篇??傮w來看,中文文獻占了研究文獻中的絕大多數(shù),達87.06%。746 個物種中有475 個物種有研究文獻,占63.67%,平均每個物種有文獻19.66 篇。

從2000年的96 種328 篇到2013年的212 種822 篇,被研究的物種數(shù)和發(fā)表的研究文獻篇數(shù)呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。其中2003—2009年間增長較為迅猛,其后放緩甚至有所回落。

將每年發(fā)表的研究文獻數(shù)按物種數(shù)平均后,平均數(shù)由2000年的3.42 篇到2013年的3.88 篇,最高值是2009年的4.29 篇,變化趨勢與總篇數(shù)以及被研究物種數(shù)類似,但增長幅度較為平緩。盡管每年受到研究的物種數(shù)都在增加,但截至2013年底,每年也只有不到1/3 的保護物種得到研究。

回歸分析表明,每年被研究的物種數(shù)和每年發(fā)表的文獻總篇數(shù)呈強線性相關(R2=0.98339)。說明每年新增的被研究物種的文獻數(shù)量是比較穩(wěn)定而緩慢增加的。每年被研究的物種數(shù)量都遠遠小于總的物種數(shù)量,可知每年被研究的物種都有不同,也就是說很多物種都沒有持續(xù)多年的研究。

絕大多數(shù)研究論文的發(fā)表都受到科研經(jīng)費的支持,但2000—2013年間文獻數(shù)量的增長與同期全國科技經(jīng)費投入(數(shù)據(jù)來自國家統(tǒng)計局2000—2013年度統(tǒng)計公報)的增長相關性較弱(R2=0.65171),主要表現(xiàn)在2009年之后增速放緩。其原因可能包括科研成本上升、研究者興趣轉移等,需要進一步的挖掘。

2.4 被研究物種的分布

文獻在物種間的分布極不均衡。研究集中在一些旗艦種和有經(jīng)濟利用價值的物種,其余大部分物種都缺乏研究。完全沒有檢索到文獻的物種有271 個,占總數(shù)(746)的36.92%。

有研究文獻的物種中,文獻數(shù)量超過1000 篇的有1 個物種,即大熊貓(1058 篇,占總數(shù)的11.33%)。文獻數(shù)量在100~999 篇之間的有18 種,占全部的2.45%;文獻共3514篇,占總數(shù)的37.63%。其余物種中,文獻數(shù)量在50~99 篇之間的有 15 種,占全部的2.04%;10~49篇的有126 種,占全部的17.17%;9 篇及以下的有303 種,占全部的41.28%。

3 討論

3.1 國家重點保護物種名錄的 空缺

在選擇評估對象范圍時,我們統(tǒng)計了《名錄》與國際通行的IUCN物種紅色名錄所收錄物種的差異。由于信息的不足和更新的緩慢,《名錄》目前未能準確及時地包括我國應受到保護的瀕危物種。

《名錄》的發(fā)布時間分別是動 物1989年,植物1999年,之后只經(jīng)歷過輕微的修訂(動物2003年提高了麝屬(Moschus)的等級,植物 2001年提高了發(fā)菜(Nostoc communevar.flagelliforme) 的 等級),其中存在較大空缺已成為 共識。

《名錄》目前收錄了約529 個物種,而作為一個由分類學和保護專家定期更新數(shù)據(jù)的體系,IUCN物種紅色名錄目前收錄的中國受脅物種(VU 以上等級)有792 個,與《名錄》僅有約262 個物種的重疊。換言之,《名錄》未能包括國際上已界定的中國受脅物種數(shù)量達530 個之多。

《名錄》空缺最嚴重的類群是 魚類,只收錄了16 種,而IUCN 物種紅色名錄收錄了129 種。此外,由于《名錄》更新太慢,新發(fā)表的狹域分布的潛在瀕危物種幾乎被全面忽視。比如兩棲動物被《名錄》收錄了7 種,IUCN 物種紅色名錄收錄了88 種,而2000—2013年間新發(fā)表的兩棲動物名稱超過750 個,一些滅絕風險很高的物種未能包括在內(nèi)。

3.2 評估標準

種群數(shù)量和變化趨勢是反映瀕危物種保護成效的終極指標。然而由于缺乏針對性的調查和持續(xù)的種群監(jiān)測,從研究文獻中很難獲得足夠用于判斷種群數(shù)量和變化趨勢的信息。國際上對于這一缺陷并沒有很好的解決方法,如IUCN 物種紅色名錄的瀕危狀況評估也是主要采用咨詢專家、憑經(jīng)驗判定的方式。同時,來自不同物種的種群數(shù)據(jù)精確程度不同,種群變化的趨勢強弱和具體驅動原因也不同,評價體系可能因此變得復雜而成本高昂。為了滿足快速評估的需求,我們將這些指標進行模糊化處理,只呈現(xiàn)了大略的變化趨勢。另一方面,這套評估體系還需要很多實地數(shù)據(jù)進行校驗。在需要用到分布區(qū)模擬的兩項指標中,有101 個物種因為分布信息不足以進行模擬而被記為0 分,等價于“滿足平均水平”或“不變”,需要進一步收集數(shù)據(jù)以完善這兩個指標的評分。模擬分布區(qū)內(nèi)適宜生境的面積變化也可能無法反映物種實際的分布情況,比如遺鷗(Larus relictus)的棲息地在過去10 多年時間發(fā)生了很大的萎縮,最主要的棲息地都發(fā)生了轉移,但模擬分布區(qū)內(nèi)適宜生境的面積變化在1%以內(nèi)而被記為0 分。這些問題都需要填補數(shù)據(jù)空白之后才能解決。

生態(tài)區(qū)、國土或全球面積的保護區(qū)覆蓋率達到10%,曾經(jīng)經(jīng)常被當作世界生物多樣性保護的目標。截至2013年底,中國的陸域國土面積已經(jīng)有14.95%被保護區(qū)覆蓋。這個數(shù)據(jù)一定程度上可以解讀為一個瀕危物種的棲息地至少要被保護區(qū)覆蓋14.95%才算合格。由于保護區(qū)的劃定對瀕危物種棲息地有針對性,理論上對瀕危物種潛在分布區(qū)的覆蓋率應當高于對國土面積的平均覆蓋率。反之,如果某一瀕危物種的潛在分布區(qū)被保護區(qū)覆蓋低于上述標準,則表明針對這一物種的保護區(qū)設定不足。鑒于具體物種的活動能力差異,比如遷徙鳥類的實際活動區(qū)可能遠遠大于保護區(qū)能夠覆蓋的范圍,我們在相應物種上把標準下調到5%。

ESA的成效評估涉及了135個保護計劃181個物種,物種數(shù)量和我們的174種相當,意味著我們在這個數(shù)量的物種上嘗試制訂評價體系是有意義的。這樣的評估無疑需要積累大量長期監(jiān)測的種群信息,而這正是我們現(xiàn)在最為欠缺的。不過這并不妨礙我們現(xiàn)在就建立一套框架,隨著數(shù)據(jù)的積累不斷驗證并細化之,最終起到全面了解中國瀕危物種保護的成效,并促進中國瀕危物種保護的作用?!?/p>

致謝:本研究得到了山水自然保護中心的資助,北京大學自然保護與社會發(fā)展研究中心和中國觀鳥組織聯(lián)合行動平臺提供了部分基礎數(shù)據(jù)。我們感謝30余位研究助理在文獻檢索和信息提取中的貢獻。

(摘自《生物多樣性》2015年第5期)

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