Science 子刊速递|利用GEE探索21世纪全球人类与野生动物重叠范围

文摘   2024-12-15 23:48   美国  

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论文标题

Ma D, Abrahms B, Allgeier J, et al. Global expansion of human-wildlife overlap in the 21st century[J]. Science Advances, 2024, 10(34): eadp7706.

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论文摘要


研究人类与野生动物在空间和时间上的重叠程度对于生物多样性和生态服务的保护至关重要。然而,全球变化如何重塑未来的人类-野生动物重叠格局尚未得到充分评估。本研究表明,到2070年,全球人类人口与22,374种陆生脊椎动物的潜在空间重叠将在地球陆地表面的约56.6%区域增加,而仅在约11.8%的区域减少。这种增加主要由人类人口密度的加剧驱动,而非气候变化导致的野生动物分布变化。本研究揭示了未来人类-野生动物重叠的显著空间异质性,明确指出在制定保护策略时必须重视局地背景,且需要将更具针对性的区域土地利用规划纳入系统性保护规划中。

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研究方法


我们以5′分辨率绘制了全球当前和未来的人类-野生动物重叠指数的平均值以及15种联合情景下平均指数的变化趋势。选择5′分辨率的原因在于,预测物种分布范围的最精细分辨率为10公里,而多数人类人口和地表温度数据均以5′分辨率提供。通过将重叠指数与各土地类型的预测分布叠加,我们量化了耕地、草地、城市区域和森林四种土地类型中人类-野生动物重叠的变化。这些分析仅考虑了四种受人类活动主导的土地类型,其余自然地表覆盖类型(包括荒地、水体以及常年积雪和冰川)未纳入分析范围。此外,我们根据所有像素中重叠增加或减少区域的物种丰富度变化中值,量化了不同分类群在各土地类型中的物种丰富度变化。所有空间分析均通过Google Earth Engine (GEE) 平台完成。

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关键图表


图1. 当前及2070年人类-野生动物重叠的分布及变化 (A) 2015年全球人类-野生动物重叠分布情况;(B) 15种SSP-RCP情景下2070年全球人类-野生动物重叠的平均分布;(C) 2015年至2070年人类-野生动物重叠的相对变化。图(A)和(B)中的比例尺表示2015年人类-野生动物重叠指数的五分位数范围。2015年和2070年人类-野生动物重叠的五个类别根据2015年全球地表重叠指数的五分位数确定。图(C)中的比例尺表示人类-野生动物重叠指数变化的比例,以四分位数显示,分别代表重叠减少区域与重叠增加区域的变化。

图2. 四类土地类型及各大洲人类-野生动物重叠的变化 (A) 各大洲人类-野生动物重叠增加、减少及无变化的土地比例;(B) 各土地类型中人类-野生动物重叠增加和减少的比例,以及各土地类型(排除无重叠像素)的重叠相对变化的中值及其25%和75%分位数。图(B)中的结果是三种SSP-RCP情景(SSP1-RCP2.6、SSP2-RCP4.5和SSP5-RCP8.5)下土地类型变化的平均值,因为2070年土地类型变化的数据仅适用于这三种情景。

图3. 到2070年人类人口密度与物种丰富度的变化 (A) SSP2-RCP4.5情景下,到2070年人类-野生动物重叠增加区域中物种丰富度与人类人口密度相对变化的双变量图;(B) SSP2-RCP4.5情景下,到2070年人类-野生动物重叠减少区域中物种丰富度与人类人口密度相对变化的双变量图。这些变化基于2070年与2015年相比的RCP4.5情景下的物种丰富度和SSP2情景下的人类人口密度相对变化。选择SSP2-RCP4.5情景作为可视化基础,因为其代表了人口增长与气候变化的中等情景。

图4. 四类土地类型及各大洲2070年与2015年人类人口密度和物种丰富度的变化 (A) 非洲,(B) 亚洲,(C) 欧洲,(D) 北美洲,(E) 南美洲,(F) 大洋洲。柱状图显示了各土地类型人类人口密度和物种丰富度的绝对变化(柱)及相对变化(菱形)。绝对变化是2070年与2015年指数的差值,相对变化表示2070年相对于2015年的变化幅度,并控制了全球人类人口和物种丰富度分布的异质性。结果是三种SSP-RCP情景(SSP1-RCP2.6、SSP2-RCP4.5和SSP5-RCP8.5)下的平均值,因为2070年土地类型变化的数据仅适用于这三种情景。绝对和相对变化分别基于排除无重叠像素后的各土地类型中值计算。

图5. 到2070年人类-野生动物重叠增加或减少地区的物种丰富度变化 (A) 非洲,(B) 亚洲,(C) 欧洲,(D) 北美洲,(E) 南美洲,(F) 大洋洲。柱状图显示了按分类群划分的物种丰富度绝对变化(柱)和相对变化(菱形)。各图的结果是三种SSP-RCP情景(SSP1-RCP2.6、SSP2-RCP4.5和SSP5-RCP8.5)下的平均值,因为2070年土地类型变化的数据仅适用于这三种情景。对于每种土地类型变化情景,物种丰富度的绝对和相对变化分别基于排除无重叠像素后的各土地类型中值计算。

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