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题 目: Quantifying landscape connectivity gaps between protected area and natural habitat
期 刊: Journal of Cleaner Production
图1. 论文首页
1.成果简介
自然生态保护区对于生物多样性保护至关重要。然而，保护区的有效性一直存在争议，特别是政策导向的人为保护对当地物种丰度的影响。近日，南京大学杜培军教授课题组评估了中国保护区和自然栖息地之间的景观连通性差距，成果以 Quantifying landscape connectivity gaps between protected area and natural habitat 为题发表在期刊Journal of Cleaner Production。论文第一作者为课题组博士生慕号伟，通讯作者为杜培军教授。该研究以栖息地质量较高的景观核心区为生态源，结合全向电路模型计算了中国景观要素（如：Core, Patch 和 Connector）之间的连通性。结果表明：（1）中国保护区的景观连通性是自然栖息地（即 Core）景观连通性的44%；（2）得益于黄河流域生态高质量发展规划，其保护区内的景观连通性高于自然栖息地；（3）物种丰度随栖息地质量和景观连通性的增加而增加，且保护区内的栖息地质量和景观连通性之间存在指数关系；（4）目前的保护区规划主要关注哺乳动物，忽视了爬行动物。研究结果强调了将景观连通性纳入保护区网络有效性评估框架的重要性。
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论文导读
保护区是由政府或非政府组织建立和管理的特定区域，被认为是解决生物多样性危机的重要工具。然而，全球保护区系统的覆盖范围有限，不足以缓解生物多样性丧失，特别是在全球气候变化的背景下，其整体有效性存在争议。此外，仅关注保护区覆盖范围而不评估其有效性可能无法实现保护目标，如SDG15和Aichi11。自然栖息地是物种生存和繁殖的场所，包括森林、草原和湿地等自然生态系统，其为植物和动物提供必要的生存资源，如食物、水和繁殖地。与人类干预的保护区不同，自然栖息地的斑块数量、大小和连通性直接影响物种丰度。目前，鲜有研究在国家尺度评估保护区的连通性，明确调查大区域保护区功能连通性的研究更少。鉴于此，该研究评估了中国景观要素之间的连通性，量化了自然保护区和自然栖息地的生境质量和景观连通性差距，并探讨了两者与生物多样性的关系。
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研究方法
景观连通性的制图包括三个关键步骤：（1）利用形态学空间格局分析（MSPA）方法对景观要素进行分类；（2）利用生态系统服务与权衡综合评估（InVEST）模型评估栖息地质量；（3）整合景观要素和生境质量建立阻力面，采用Omniscape算法进行景观连通性制图（图2）。为了确保数据一致性和计算效率，大部分栅格数据采集于2020年，并被重采样到300 m的空间分辨率。
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研究结果
图3. 中国景观要素与生境质量的空间格局及统计特征
中国保护区的景观连通性占自然栖息地（即Core）景观连通性的44%（图4），表明中国保护区网络对连通性的人为保护并未集中在高值区。Core景观包括了代表自然生境的森林、草原、灌木、湿地和水体。长江流域（YZRB）局部细节显示了已形成相关连通的生态廊道，表明目前的保护区网络具有一定的保护能力，但有效性仍需提高。黄河流域（YRB）保护区的景观连通性大于自然栖息地的景观连通性，其归因于中国流域的保护政策，即《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》。
除黄河流域外，中国其他流域保护区的景观连通性普遍低于自然栖息地（图5）。由于黄河流域空间形态与自然栖息地的空间形态一致，该流域的保护区景观连通性高于自然栖息地（图6）。在西南流域（SWB）、长江流域（YZRB）和辽河流域（SLRB），自然栖息地表现出景观连通性的高低峰值分布，但相应的保护区未覆盖高峰值区域，导致保护区的景观连通性低于自然栖息地。这些发现表明当前中国流域的保护区布局并不理想。淮河流域自然栖息地的景观连通性远高于保护区，主要因高水平景观连通区域（>55）仅占该区域的3%（图4）。黄河流域大多数保护区与景观连通性的空间格局一致，特别是在太行山猕猴国家级自然保护区。这个案例说明了结合景观连通性的空间格局优化保护区边界的有效性。
图5. 自然栖息地和保护区之间景观连通性的比较分析
图7. 不同生境质量和景观连通性下的物种丰度
图9. 物种丰富度、景观连通性和栖息地质量之间的关系
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研究结论
研究首次量化了中国保护区与自然栖息地的景观连通性差距。其中，黄河流域保护区规划的成功经验有益于未来景观连通性的实践。研究发现，中国保护区的景观连通性是自然栖息地的44%，表明目前的保护区网络的连通性仍需提高。保护区的物种丰度低于自然栖息地，物种丰度随生境质量和景观连通性的增加而增加。以往的保护区规划工作主要集中在哺乳动物，忽视了爬行动物。在实践中，可通过缩小景观连通性差距提高物种丰度并促进整体生物多样性。此外，研究发现保护区内的栖息地质量和景观连通性间存在指数关系，表明在生物多样性热点地区，景观连通性比栖息地质量发挥着更大的作用。
论文信息
供稿：慕号伟
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