文献阅读 | 通过预防性保护防止农业扩张导致栖息地损失

题目

Proactive conservation to prevent habitat losses to agricultural expansion

作者

David R. Williams, Michael Clark, Graeme M. Buchanan, G. Francesco Ficetola, Carlo Rondinini and David Tilman

期刊

Nature Sustainability

时间

2020年12月

一作

单位

Sustainability Research Institute, School of Earth and Environment, University of Leeds, Leeds, UK.

链接

https://doi.org/10.1038/s41893-020-00656-5

研究内容

全球范围内生物多样性正在加速减少，五分之一的陆生脊椎动物濒临灭绝。农业扩张导致的栖息地丧失是陆生脊椎动物的最大威胁。如果继续当前的农业扩张趋势，对生物多样性的压力将大幅增加。根据人口增长和饮食变化预测，需要新增200-1000万平方公里的农业用地，而这主要以减少自然栖息地为代价。在这种背景下，需要预防性保护措施减少农业扩张对生物多样性的潜在威胁。

应对迫在眉睫的生物多样性危机，需要对成千上万的物种进行高分辨率、空间明确和具体物种的分析，从而识别出最危险的物种和地点。本文对以往的研究进行扩展，增加分析的宽度和具体性，在1.5 × 1.5 km的空间分辨率上分析可能的农业扩张对数量空前的物种（约2万种）的影响，同时清晰地解释了单个物种可能受到农业土地利用变化影响的差异，并分析了积极的食物系统转型如何缓解未来生物多样性的损失。总之，本研究能够识别出在农业扩张下最危险的物种和地点，以及农业预防性措施如何减少这些威胁。

研究结果

基准情景下农业扩张

基准情景下（基于当前的预测），2010-2050年，全球耕地将增长26%（335万平方公里）。如图1，整个撒哈拉以南非洲、南亚及东南亚的农业用地将大幅增加，中美洲和南美洲的农业用地将有小幅增加。耕地增加的主要驱动因素包括受到收入的影响饮食转向含有更多热量和大量动物性食物、人口快速增长、农作物产量低并且增长缓慢。在北美，中南部的加拿大和整个美国的农业用地都会增加，主要是由于不断增加的国际出口引起的。与撒哈拉以南非洲相比，南亚和东南亚，以及拉丁美洲由于较低的人口增长和较高的产量使得农业用地增加相对较小。东欧、中亚和北亚的农业用地逐渐减少，主要是由于其较小的饮食变化、较低或者负的人口增长率、较高或者不断增加的产量。

图1  基准情景下2050年农业用地扩张。a, 1.5 × 1.5 km单元上2010-2050年农业用地比例变化，b, 2050年每个单元的农业用地比例。

基准情景下栖息地损失

我们估计了4,003种两栖动物、10,895种鸟类和4,961种哺乳动物的栖息地面积的变化。预计到2050年，87.7%(17409种)的物种将丧失一些栖息地，6.3%的物种的栖息地面积保持不变，6.0%的物种的栖息地面积将增加，主要是由于它们可以在农业用地上生存，其中72.9%(877种)是鸟类。如果允许自然栖息地在废弃的农田上重建，一旦栖息地重建，以上数据分别为76.1%, 6.1%和17.8%，对某些物种有相当大的好处。2010年19859个物种的栖息地的平均损失为5.8 ± 0.1%（平均值±平均值的标准误差），对于失去栖息地的物种，这一值为6.7 ± 0.9%，在不同的地区和物种之间具有较大的差异。如图2。平均栖息地损失最大的是撒哈拉以南非洲(所有物种14.4±0.3%)，西非的两栖动物和东非哺乳动物损失尤其严重。预计在巴西大西洋森林、阿根廷东部、中美洲和加勒比地区、南亚和东南亚的部分地区的平均栖息地也将大量减少。

图2  基准情景下2010-2050年栖息地面积变化。a, 两栖动物,b,鸟类，c, 哺乳类。

平均值掩盖了许多物种预计栖息地损失的严重程度。到2050年，预计1280个物种将失去至少25%的剩余栖息地(图3)，并可能面临更大的全球灭绝风险。其中，有980种目前还没有被国际自然保护联盟(IUCN)列为全球濒危物种，因此可能不是当前保护工作的重点。更令人担忧的是，预计347种物种将失去至少50%的剩余栖息地，96种至少75%，33种至少90%。这些受到严重影响的物种中，有很大比例目前被列为全球濒危物种(分别为34%、52%和55%)，这有力地表明，农业扩张可能会导致许多物种在未来几十年区域性或全球灭绝。这突出了分析生物多样性未来可能出现的威胁如何以及在哪里出现的必要性，从而使自然资源保护者和政策制定者能够主动减轻威胁。当栖息地的高丧失率与大量物种同时出现时，对生物多样性的总体影响将是最大的。栖息地总面积的损失和至少丧失25%栖息地的物种数量预计在撒哈拉以南非洲，特别是东非大裂谷和整个西非热带地区最高。在撒哈拉以南非洲，22.5%的物种(941种:179种两栖动物、406种鸟类和356种哺乳动物)预计将失去至少25%的剩余栖息地，在撒哈拉以南的52个非洲国家中，有44个国家至少拥有25种这种物种。在拉丁美洲，尤其是巴西东南部和剩下的大西洋森林，预计将有246种物种(包括99种两栖动物)失去至少25%的栖息地。这些全大陆范围的栖息地丧失模式可能从根本上改变拥有世界上很大一部分的生物多样性的生态系统，尤其是撒哈拉以南非洲的大型哺乳动物和拉丁美洲的鸟类和两栖动物。预计欧洲部分地区、中亚和北亚、中国、澳大利亚和新西兰的农业用地将小幅减少，如果允许这些土地恢复到自然状态(这一过程可能需要几十年)，那么这些地区的栖息地面积就有可能小幅增加。然而，一些物种的潜在增长远远超过了其他物种栖息地面积的预计损失，允许栖息地的恢复或农业废弃后的恢复对所有被研究物种广泛栖息地丧失的总体预测影响不大。

图3  2010年至2050年预计栖息地损失的严重程度。a, 到2050年，预计将失去2010年25%以上栖息地的物种数量,b, 到2050年，预计将失去2010年25%以上的栖息地的全球物种分布,c, 总栖息地的变化。

积极的粮食系统变化能够减少生物多样性威胁

为了研究积极措施的潜力，设置四种情景：消除全球作物产量差距，全球向更健康的饮食过渡，将粮食损失和浪费减半，以及全球农业土地利用规划，以避免粮食生产和栖息地保护之间的竞争。

通过采取综合措施，与2010年相比，到2050年全球农业用地将会减少340万平方千米，与基准情景相比，减少670万平方千米。通过采取综合措施，到2050年，所有地区的平均栖息地损失将不超过1%（图4）。也就是说，在全球协调和迅速行动的情况下，应该能够在2050年为全球人口提供健康的饮食，而不会造成栖息地的重大损失。最大的好处在撒哈拉以南非洲，采取综合措施时，全球栖息地的平均损失为1.0±0.04%，而在基准情景下，全球栖息地的平均损失为14.4±0.3%。

图4  不同情景下2010-2050年平均栖息地面积变化。

编辑：任明

排版：任明 江琴

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