近日,世界自然保护联盟(IUCN)发布了最新版的《生态系统红色名录分类和标准》(Guidelines for the application of IUCN Red List of Ecosystems Categories and Criteria : version 2.0),旨在提供一个科学严谨、透明且易于理解的框架,基于八个类别和五个标准的体系,评估全球各类生态系统面临的崩溃风险。
本报告强调了生态系统红色名录在支持生物多样性保护决策和行动中的关键作用。它不仅补充了IUCN受威胁物种红色名录,还通过评估生态系统的健康状况,为决策者和公众提供了重要的信息资源。此外,报告还详细介绍了评估流程、数据要求、证据标准以及如何处理不确定性等问题,确保评估结果的准确性和可比性。
报告特别强调了气候变化和生态系统破碎化对生态系统崩溃风险的影响,并提供了针对这些全球性问题的评估指导。通过此次更新,IUCN旨在加强全球生态系统的保护和管理,应对环境挑战,推动可持续发展。
图1 《IUCN生态系统红色名录类别和标准的实施指南》
IUCN生态系统红色名录基于一套包含八个类别和五个标准的体系,为评估生态系统崩溃风险提供了一致方法。
生态系统风险的八个类别是:崩溃(CO)、极度濒危(CR)、濒危(EN)、易危(VU)、近危(NT)、无危(LC)、数据不足(DD)和未评估(NE)。前六类(CO、CR、EN、VU、NT和LC)按照崩溃风险降序排列,数据不足和未评估的类别并不表明风险水平。
图2 世界自然保护联盟生态系统类别红色名录的结构
五个基于规则的标准用于将生态系统分配到不同的风险类别,其中两个标准评估生态系统崩溃的空间症状:分布减少(A)和分布受限(B)。另外两个标准评估生态系统崩溃的功能症状:环境退化(C)和生物过程及相互作用的干扰(D)。多重威胁和症状可以综合到一个生态系统动态模型中,以产生崩溃风险的定量估计(E)。
理论基础
生态系统类型:评估单元
明确定义和描述生态系统类型是进行RLE评估的首要步骤。生态系统指特定区域内包含生物复合体、非生物环境以及它们之间相互作用的综合体,同时还包括这些元素所占据的物理空间。
生态系统类型作为评估的基本单元,需要明确界定其空间分布、特征生物群落、非生物环境以及它们之间的相互作用。结合不同分类方法(如IUCN全球生态系统分类名录),将生态系统类型划分为不同层次,在评估过程中应根据不同的生态系统功能群来识别和分类评估单位。此外,选择评估单元应基于生态系统的独特性和一致性,确保评估结果准确可比。
图3 同一生态系统类型在三个不同粒度空间尺度上的分布以表明占用面积估计对空间尺度的敏感性:较粗的地图分辨率会产生更大的估计值(IUCN对生态系统和物种的红色名录协议都要求使用标准的网格大小)
生态系统崩溃
生态系统崩溃是指其身份转变、特征丧失和/或被其他不同生态系统取代的过程。当一个生态系统崩溃时,它将失去定义性的生物或非生物特征,并无法维持特有的本土生物群落,超出了其自然的空间和时间变异范围。这一概念可以通过状态和转换理论中的“大理石”模型来解释。
图4 说明状态和过渡框架下生态系统崩溃解释的广义示意图:状态A-G由X轴和Y轴上表示的两个状态变量定义;Z轴表示潜在的变化,状态A、B和C之间的过渡代表没有丢失关键定义特征的自然变化,而跨越虚线到状态D、E、F和G的过渡代表新生态系统的崩溃和取代
(来源:Francesco Malavolta)
与物种不同,生态系统不会消失,而是转变为具有不同特征生物群落和组织机制的新生态系统。新系统可能保留一些崩溃系统的特有生物群落,但这些物种的丰度、相互作用或生态功能会发生变化,并且可能失去更新能力。因此,在大部分特有本土生物群落丧失时,或者在对于生态系统组织起关键作用的关键功能组成部分数量显著减少并丧失更新能力时,崩溃可能会发生。
崩溃的过渡可能呈现渐进、突然、线性、非线性、确定性或高度随机等不同特征,在红色名录评估中,需要通过量化一个或多个定义生态系统身份的状态变量(指标)超过界定阈值的转变来衡量生态系统崩溃的风险。
风险评估方案
RLE方案将生态系统崩溃的症状分为四种主要类型(A-D),并确定了与这些症状相关的导致生态系统失去其定义特征的风险机制。正在评估的生态系统类型应采用所有可获得数据的标准进行评估,总体风险状态将根据任何标准所得到的最高风险类别来指定。
图5 生态系统崩溃的机制和崩溃风险的症状
(来源:Keith et al.)
评估过程
根据IUCN生态系统类别和标准,评估生态系统类型是一个连续的过程。它始于界定评估区域,随后对生态系统的分类和特征进行详细描述,并根据IUCN红色名录的标准A至E对生态系统的地理分布、环境质量和生物过程进行评估。在评估中,需认真处理不确定性,详细记录数据和方法,并通过同行评审确保评估结果的科学性和准确性。最终,发布评估结果将为生态系统的保护和管理工作提供重要信息。
图6 评估一种生态系统类型的崩溃风险的过程
IUCN红色名录标准
标准A. 地理分布减少
定义为一个生态系统类型所有空间发生的情况,通过以下方式影响其崩溃的风险:
1)生态系统维持其特有的本土生物群落的能力降低;
2)使其更容易受到额外威胁。
由于分布减少导致特有的本土生物群落的丧失,通常表现为承载能力降低、生态位多样性减少、资源的空间分割以及对竞争、捕食和威胁的敏感性增加的组合。
图7 生态系统分布的时间序列图告知了生态系统崩溃的风险(来源:Murray et al.)
标准B. 受限的地理分布
生态系统的地理分布范围大小影响其在面临空间明确的威胁或灾难时崩溃的风险。总体而言,分布广泛或存在于多个独立斑块中的生态系统,因灾难性事件、干扰事件或其他表现出一定空间传染度的威胁(例如入侵、污染、火灾、林业作业和水文或区域气候变化)而面临的风险较低。
标准B的主要作用是识别那些分布受限到可能因单个或少数威胁性事件的发生而面临崩溃风险的生态系统。标准B还包括对组成生物群落所占据栖息地的估计近似值,这与种群生存能力正相关,无论是否暴露于灾难性事件。
两种生态系统分布的度量作为保险效应的标准代理,分别代表了物种和生态系统地理范围大小概念上的不同方面。分布范围(EOO)(子标准B1)使用最小凸多边形测量在包含所有已知空间事件的连续区域上的风险扩散,占据面积(AOO)(子标准B2)通过计算占据的网格单元数量来测量风险在自然占据斑块中的扩散。
图8 南非Great Fish Thicket分布图、其EOO、AOO分布图
标准C和D. 环境退化和生物进程的破坏
一些威胁性过程可能同时影响生物和非生物属性,但仍应展开独立评估以便由风险的最严重症状决定整体状态。因此必须分别使用代表生态系统类型定义特征和假设的非生物(标准C)或生物(标准D)属性下降症状的生态系统特定指标(状态变量)来评估。
环境(非生物)退化降低了生态系统维持其特征生物群落的能力。例如,限制性资源的减少(由水、光、养分等的可用性定义的生态位维度)、影响资源可用性或生物获取资源能力的周围条件的变化(例如温度、盐度)、或干扰制度的变化(洪水、火灾、风暴)可能会依次改变一系列陆地、淡水和海洋生态系统中的生态位多样性和/或生态过程。
生物群落在生态系统中的持续存在依赖于生物过程和相互作用,包括竞争、捕食、促进、共生、营养和病原体过程;移动联系(例如季节性迁徙);以及物种入侵。生物多样性的丧失,特别是关键功能组成部分的丧失,降低了生态系统捕获资源、生产生物量、分解有机物和循环碳、水和养分的能力,也通过时间降低了这些功能的稳定性。
反馈互动对于生态系统类型在吸收环境变化的同时维持其特征生物群落和过程至关重要。相反,生物过程和相互作用的显著干扰可能导致崩溃、制度转变和重组为新型生态系统。
标准E. 定量风险分析
标准E有两个目的:首先,它可以通过实施整合多个下降机制及其相互作用的风险评估模型列出生态系统类型。其次,它为风险评估提供了一个锚点,并且为其他标准提供了一个总体框架。标准E通过定义崩溃的概率和极危(CR)、濒危(EN)和易危(VU)生态系统类型的指定时间框架,来指定每个威胁类别对应的风险水平。
驱动因素
气候变化
气候变化是生态系统退化的主要驱动因素,同时也加剧了其他威胁(如栖息地丧失和入侵物种)的影响。尽管全球变暖已成定局,但气候变化的轨迹仍然不确定,因为它在很大程度上受到社会、政治和技术因素的影响。因此,在IUCN生态系统红色名录风险评估中应将气候变化视为一个重要威胁过程,以确保能准确反映其引发的崩溃风险。
破碎化
生态系统破碎化指由于生态系统分布被分割成斑块而导致生态系统过程的中断。同一生态系统在被消耗到一定程度后,可能会暴露于不同程度的破碎化,这取决于产生的斑块的空间配置(数量、大小、形状、隔离程度),以及基质的性质及其与斑块性质的对比度,生物群落的特征(持久性、扩散能力),以及生物群落之间的相互作用。破碎化影响着陆地、地下、淡水、海洋和过渡性生态系统类型的所有组织层次上的生态过程,并可能对生态系统组成、结构和功能的短期和长期滞后效应。
图9 在相同的生态系统范围(灰色斑块)下,景观的碎片化程度不断增加,从左到右(来源:Fletcher et al.)
IUCN生态系统红色名录方案将评估世界陆地、海洋、淡水和地下生态系统的全球状况。此外,该方案旨在支持制定国家和区域红色名录,为保护规划和可持续发展提供信息。有关IUCN生态系统红色名录的更多信息,请查阅世界自然保护联盟生态系统红色名录网站(www.iucnrle.org)。
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编译:李满钰 胡俊涛