到2050年,深圳最该保护的地方会变吗?
在野外调查中,动物学家常遇到一种令人不安的情形。
一片山林今天仍有蛙鸣,几年后再去,林子还在,蛙却少了。地图上,它依然被涂成绿色;从高处看,植被覆盖似乎也没有发生剧烈变化。但林缘修了一条路,水沟被硬化,夜间灯光变亮,几个原本连续的水塘被住宅和停车场隔开。
栖息地并没有从地图上彻底消失,却已经不再是原来的栖息地。
这正是城市生物多样性保护最棘手的地方。保护工作不能只回答“哪里还有绿地”,还要回答另外几个更难的问题:
哪些地方真正承载着珍稀物种?
这些地方的环境质量是否足以维持种群?
到了2050年,气候、建设用地和城市扩张会不会让它们失去保护价值?
今天划定的保护区,未来是否仍然保护到了正确的位置?
一项以深圳为对象的研究,把这些问题放进了同一个分析框架。研究者筛选出135种优先保护物种,包括84种植物、5种哺乳动物、10种两栖动物和36种鸟类,并结合物种分布、栖息地质量、土地覆被变化以及三种未来社会经济情景,推演2020年至2050年深圳生物多样性优先保护区的变化。
研究的结论并不复杂,却很重要:
深圳今天最有价值的保护空间,主要集中在东南部;但到了2050年,核心区域会缩小,斑块会更加破碎,而现有保护地与未来关键生境之间的错位将进一步扩大。
保护区不是一张画好后就不再变化的地图
传统保护区规划往往依据现有物种记录、历史调查和当前植被状况。
这在过去并非不合理。自然保护区、森林公园和湿地公园的设立,本来就是为了把仍然保存较好的地方圈出来。
但气候变化和城市扩张改变了这个前提。
物种会移动。
对温度敏感的两栖动物,可能退向更湿润、更凉爽的山谷;鸟类可能改变繁殖地和越冬地;某些植物的适生区可能向高海拔或更靠近水源的区域移动。与此同时,城市道路、建筑、夜间照明和人流会改变原本连续的生境,使动物无法顺利扩散。
于是,保护区边界不动,真正适合生存的空间却在移动。
研究者把“优先保护区”定义为在物种分布和栖息地质量上都具有较高保护价值的区域。它不是法定保护区,而是一种规划意义上的空间排序:如果必须在有限土地中优先保护一部分,哪些地方应当排在前面。
这个区别非常关键。
法定保护区反映的是过去和现在的保护决策;优先保护区则试图识别物种真正需要的空间,其中还包括尚未被纳入保护体系的山地、库区周边、林缘和生态廊道。
135种物种,拼出一张城市生命地图
研究者并没有把所有物种一视同仁。
优先对象主要是珍稀、濒危、国家重点保护、中国特有以及具有特殊保护意义的物种。动物部分覆盖哺乳类、鸟类和两栖类,植物中还特别考虑了极小种群植物和红树林植物。
最终纳入分析的135种物种中,植物占了大多数;动物则包括5种哺乳动物、10种两栖动物和36种鸟类。研究团队从GBIF、国家标本资源平台等数据库收集记录,又在大鹏半岛、田头山、梧桐山、三洲田、羊台山和凤凰山等地开展补充调查,最终整理出691个有效分布点。
从动物调查的经验看,691个点并不算多。
尤其是水獭、鹰类和部分兰科植物,记录往往非常稀少。研究者也承认,物种点位在深圳南部较集中,中北部相对不足,这会使模型更容易“看见”调查充分的地方,而低估调查薄弱区。
这是一切基于物种记录的空间模型都必须面对的偏差。
没有记录,不等于没有物种。
一个山谷里没有水獭记录,可能是因为水獭确实消失了,也可能只是因为夜间调查不足、河岸难以进入,或者个体数量少而未被发现。
因此,这张图更准确的说法是:它展示了现有证据下,哪些地方最可能具有较高保护价值。
为什么要同时使用三套模型
这项研究最有特点的地方,是没有只画一张“物种适生区”地图。
研究者依次使用了MaxEnt、InVEST和Zonation三类模型。
MaxEnt根据物种出现点与气候、地形、土壤等环境变量之间的关系,预测哪里可能适合这些物种生活。它回答的是:
这种动物或植物可能出现在哪里?
InVEST则主要依据土地覆被和人类威胁,评估每个地块的栖息地质量。它回答的是:
即便环境条件适合,这里的生境是否仍然完整、稳定,受到的人类干扰有多强?
Zonation最后将物种适生性与栖息地质量合并,对全市网格进行保护价值排序。它回答的是:
如果只能优先保护一部分土地,先保哪里,才能尽可能少地损失物种与连通性?
论文第4页的流程图展示得很直观:上半部分预测2050年的土地覆被,中间分别计算物种潜在分布与栖息地质量,下半部分再用Zonation确定优先级,并与现有保护区进行叠加。
这种做法避免了一个常见误区。
某地气候和地形可能适合物种,却已经被道路和建筑切割;另一片林地植被覆盖很好,却不一定是目标珍稀物种的重要生境。保护价值不能只靠一张绿量图,也不能只靠物种模型判断。
深圳的保护价值,明显向东南部集中
研究给出的空间格局与熟悉深圳自然环境的人并不意外。
高价值区域主要集中在罗湖、盐田和大鹏。次一级区域多分布在核心区外围,而中部、西部和东北部的保护空间更加零散,彼此连接较弱。
东南部保存了深圳相对连续的山地、森林、海岸和溪流系统。梧桐山、盐田山地、大鹏半岛以及周边林地,构成了城市中少见的大尺度自然生境。
动物并不会把森林公园边界当成自己的活动边界。
一只果子狸可能在夜间跨越林缘寻找食物;猛禽需要更大的觅食范围;溪流两栖动物依赖的不只是一个水塘,还包括周边林下湿度、繁殖水体以及幼体扩散所需的连接带。
东南部的优势,正是它仍然保留着一定的连续性。
相反,深圳西部虽然也有凤凰山、羊台山、铁岗—石岩水库、西湾红树林等重要斑块,但它们往往被建成区、道路和工业用地隔开,形成一个个生态“孤岛”。
从动物保护角度看,孤岛面积并不是唯一问题。
更麻烦的是个体无法在斑块间移动。小种群长期被困在孤立生境中,会面临近亲繁殖、局部灾害和补充个体不足的风险。对蛙类、小型兽类和林下鸟类而言,一条宽阔道路就可能是一道难以跨越的边界。
到2050年,最好的保护空间会减少
研究按照三种共享社会经济路径,模拟了2050年的深圳。
SSP126代表相对重视环境保护和低排放的发展路径;SSP245是中等发展与减排情景;SSP585则代表高排放、快速经济增长和强烈建设扩张。
在2020年,深圳建设用地约占全市面积的51.88%,林地约占32.09%。到2050年,建设用地在三种情景下分别可能增加至55.37%、58.34%和63.10%;林地则分别变为34.09%、31.07%和26.29%。
低排放情景下,林地、草地和水体合计有所增加。
但在SSP245和SSP585情景中,自然土地减少,建设用地继续扩张。高排放情景下,林地比2020年减少超过115平方千米。
这对动物意味着什么?
对一只城市鸟类而言,新增建筑不一定立即导致消失。一些鸟能够利用公园、道路绿化和人工水体,甚至从人类食物中获益。
但这种适应通常集中在少数广布种。
珍稀物种需要的往往不是简单的“有树”,而是成熟林分、隐蔽林下层、稳定水体、低干扰繁殖地和连续迁移通道。城市绿化可以增加绿色面积,却很难自动替代天然林、溪谷和湿地。
潜在栖息地增加,不等于优质生境增加
研究中有一个看似矛盾的结果。
在SSP126情景下,优先物种的潜在适生区由2020年的384.04平方千米增加到2050年的482.57平方千米;但在SSP245和SSP585下,则分别下降到346.85和317.30平方千米。
低排放情景下,适生区增加,似乎是好消息。
但研究同时指出,高适宜度生境到2050年仍然会减少,而且所有行政区的总体栖息地质量都有下降趋势。
原因在于,“适合出现”和“适合长期生存”不是同一件事。
气候条件可能变得适合,但土地已经高度破碎;某些人工湿地可能吸引鸟类短暂停留,却无法提供稳定繁殖环境;城市绿地可能有树、有水,却承受高频人流、灯光、噪声和宠物干扰。
在动物学调查中,经常能看到这种“表面适生”。
一片城市水塘冬季会聚集不少水鸟,但如果岸边缺乏浅滩和隐蔽植被,它可能只是临时停歇地;一片绿化林带能记录到兽类足迹,却未必足以维持繁殖种群。
所以,潜在分布扩大并不必然意味着保护状况改善。
真正值得警惕的是:核心区变少,边缘区变多
研究将优先保护区分为三级。
保护价值最高的前10%为一级优先保护区;10%至20%为二级;20%至30%为三级。
2020年,一级优先保护区面积为98.90平方千米。到2050年,在SSP126、SSP245和SSP585情景下,分别降至84.98、80.71和68.95平方千米。
高排放情景下,一级优先保护区减少了近三成。
与此同时,三级优先区却明显增加,SSP585下比2020年增加50.82平方千米。研究发现,这种变化主要不是新出现了大量高质量生境,而是原有一级区降为二级、二级又降为三级。
换句话说,保护价值的金字塔正在变矮。
最好的地方减少,中等和较低价值的地方增多。
这和一片森林退化后的情形很像:森林面积看上去没有完全消失,但成熟林减少,次生林和林缘增加。总面积可能变化不大,真正依赖内部生境的物种却已经失去了最关键的空间。
斑块增加,通常不是好消息
到2050年,优先保护区的斑块数量在三种情景下都会增加,平均斑块面积则下降。
2020年的斑块数为260个;2050年分别增加到280、323和295个。平均斑块面积则从223.01公顷降至206.84、169.02和196.52公顷。聚合度也有所下降。
在这里,“斑块更多”并不意味着生境更多。
它往往意味着原本较完整的生境被道路、建设用地或其他土地类型切成了更多小块。
动物学家对这种变化格外敏感。
一个大斑块被切成三个小斑块后,总面积可能没有立即减少太多,但内部环境已经发生变化。林缘比例上升,光照、温度和风速改变;犬猫、人类和外来物种更容易进入;道路死亡风险增加;种群之间的基因交流下降。
对于需要大领地的哺乳动物,大斑块减少意味着单个区域能容纳的个体更少。
对于两栖动物,斑块间距离增加可能让季节性迁移变得不可能。
对于林鸟,连续树冠被切断后,哪怕两个林地之间只隔着一条高速路,也可能显著降低穿越频率。
研究甚至发现,SSP245情景下的景观破碎度指标比SSP585更严重。但作者特别提醒,这并不代表SSP585更安全。高排放情景下,自然土地损失更大,只是部分景观指标未能完整反映局地生境质量下降。
这是一个很值得注意的方法学问题。
单一景观指数可能“看起来较好”,但真实生境已经更差。保护评价不能只盯着一个数字。
现有保护区保护了最核心的地方,却漏掉了大量边缘和通道
深圳现有25处保护地,包括自然保护区、森林公园、湿地公园、地质公园和风景名胜区,总面积443.09平方千米,占全市22.18%。
研究将现有保护地与模型识别出的优先保护区进行叠加。
2020年,现有保护地覆盖了70.19%的优先保护区。其中,一级优先区覆盖率达到89.66%,二级为78.86%,三级仅为55.75%。
这说明深圳现有保护体系并非完全错位。
最核心的东南部山地和自然生境,大多已经受到某种形式的保护。
真正的问题出在外围。
很多二级、三级区域位于核心保护地周边、库区附近、山体之间或城市建成区边缘。它们的单块面积可能不大,却承担缓冲、扩散和连接功能。
在动物保护中,这些地方往往不像核心区那样醒目。
一条只有几十米宽的林带,可能不是某个物种的主要繁殖地,却是两个种群之间唯一的迁移通道;一片水库周边林地可能很少出现大型兽类,却为鸟类、蝙蝠和两栖动物提供连续的觅食环境。
如果只保护“物种最多的中心”,而忽略边缘连接区,核心保护区最终也会变成孤岛。
到2050年,保护错位会进一步扩大
研究预测,到2050年,现有保护地覆盖优先保护区的比例将降至58.11%、60.68%和56.45%。
也就是说,在三种情景下,都比2020年的70.19%更低。
这并不是因为法定保护地缩小,而是因为物种适生区和保护价值发生了移动。
保护边界没有变,关键生境却在变。
这正是“静态保护区”面对气候变化时的结构性难题。
自然保护区适合保护固定的地理空间,但物种分布是动态的。气候变暖、降水变化、城市扩张和植被演替会让一部分区域失去价值,也会让另一些原本普通的地方成为新的避难所或迁移通道。
因此,未来保护体系不能只讨论“要不要再划一块保护区”,还要讨论:
保护区之间如何连接;
外围土地如何管理;
城市更新时能否保留迁移通道;
哪些地区需要定期重新评估;
当物种适生区移动时,保护政策能否随之调整。
413.7平方千米,是深圳最稳定的生态底盘
研究将2020年和三种2050情景中始终被识别为优先保护区的区域,称为“可持续优先区”。
这类区域总面积约413.7平方千米,主要分布在大鹏、盐田北部、坪山南部和罗湖东部。
从规划角度看,这些地方的价值最高。
它们不是只在某一种未来假设下重要,而是在不同气候和发展路径下都保持较高保护价值。换句话说,即便未来存在不确定性,优先保护这些地区,犯错的概率也相对较低。
动物保护常把这类地方视为“气候避难所”或长期稳定生境。
它们可能具备较大的面积、较好的植被、复杂地形和较低人类干扰,能够为不同物种提供多种微气候条件。当天气变热或变干时,动物可以在山体阴坡、溪谷、林下和不同海拔之间移动,而不必立刻离开整个区域。
对于行动能力较弱的两栖类和小型兽类,这种内部环境异质性尤其重要。
西部保护的关键,不只是再建几个公园
论文多次指出,深圳西部保护空间连通性不足。
凤凰山、羊台山、观澜、铁岗—石岩、西湾红树林等保护地之间缺乏有效廊道;深圳湾湿地、华侨城湿地、内伶仃—福田保护区以及北部的松子坑森林公园,也存在不同程度的孤立。
城市里的生态廊道不一定要是一条宽阔的“绿色高速公路”。
它可以由河流、山脊、连续林带、道路上跨通道、湿地链和低干扰绿地共同组成。
但廊道是否有效,必须看目标动物。
鸟类能够飞越部分建成区,林下兽类和两栖动物却做不到;蝙蝠需要连续的觅食和栖息节点;水獭依赖河岸带,河道硬化和夜间照明都会影响它的利用。
所以,画一条绿色线并不等于建立了生态廊道。
真正的廊道需要足够宽度、合适植被、低照明、低噪声和可穿越的道路节点,还要通过红外相机、声学监测和遗传数据验证动物是否真的在使用。
城市生境不是“天然”与“人工”的简单二分
研究发现,一些珍稀动物的潜在生境位于人口密集区,包括人工湿地、城市绿地以及靠近水体的高植被区域。
这并不奇怪。
越来越多动物开始利用城市环境。猛禽在高楼上繁殖,鹭鸟利用人工湖泊,果子狸在绿道和社区边缘活动,某些蝙蝠甚至依赖建筑缝隙栖息。
但“能出现”不等于“适合保护”。
城市生境经常具有强烈的生态陷阱效应:食物看似丰富,却伴随车辆、玻璃撞击、毒饵、宠物捕食、夜间照明和人为干扰。
一片人工湿地可能吸引鸟类,却因水位频繁调整而导致繁殖失败;城市林地可能有较高树冠覆盖,但林下层被清理得过于干净,缺少昆虫、小型脊椎动物和隐蔽空间。
因此,城市自然保护不能只追求绿化率。
对于动物而言,结构比颜色重要。树有多高、林下是否保留、枯木是否存在、水岸是否自然、夜间是否黑暗,往往比“地图上是不是绿色”更有意义。
这项研究最值得保留的判断:保护必须面向变化
论文提出的管理建议包括建立珍稀物种数据库、优先保护稳定和脆弱区域、扩展核心保护地、将二级区域作为缓冲带,并通过森林公园、湿地公园和生态红线等方式管理三级区域。
这些建议并不新奇。
真正有价值的是它背后的思路:保护空间不能一次划定、永久不变,而应当定期重新评估。
对城市来说,这种动态管理尤其必要。
城市土地变化速度快,动物种群数量波动也快。一条道路建成、一片湿地修复或一段河道重新自然化,都可能在几年内改变动物的活动路径。
与其把保护区理解为静态边界,不如把整个城市看成一个不断变化的栖息地网络。
核心区负责维持稳定种群;缓冲区降低外界干扰;廊道帮助个体迁移;人工湿地和城市公园作为补充节点;监测数据则不断修正下一轮规划。
但这张“未来地图”不能被当作确定预言
研究使用的MaxEnt模型平均AUC约为0.86至0.87,说明模型具有较好的区分能力。
但模型准确,并不代表未来一定如此。
首先,物种分布模型通常假设当前记录点附近的环境是适宜环境,却很难处理物种适应、行为调整、种间竞争、疾病和扩散能力。
一只鸟即便在2050年拥有新的气候适生区,也不一定能够穿越城市到达那里;一只蛙即便附近出现适宜水体,也可能因道路阻隔而无法建立种群。
其次,不同物种的反应差异极大。
植物、鸟类、哺乳动物和两栖动物被合并进同一保护优先框架,但它们的扩散能力、寿命、繁殖方式和气候敏感性并不相同。
再次,研究中的物种记录存在空间偏差。一些调查较多的地区可能被高估,而偏远或难进入地区可能被低估。作者还指出,研究实际纳入物种数量在不同章节出现135种和134种的表述差异,这也提示基础数据仍有整理空间。
所以,这项研究更适合作为规划预警,而不是精确预言。
它告诉我们哪些地方应当优先调查、监测和保护,却不能代替实地种群调查。
从动物学角度看,深圳最缺的可能不是更多地图,而是连续监测
深圳已经拥有较多公园和保护地,也有较好的遥感和规划数据基础。
真正薄弱的环节,是长期、标准化、可重复的动物监测。
要判断某条生态廊道是否有效,不能只看卫星图。需要红外相机记录兽类穿越,声学设备监测鸟类和蛙类,河岸调查寻找水獭痕迹,必要时还应使用环境DNA和遗传样品判断种群是否仍在交流。
要判断一片城市湿地是否具有繁殖价值,也不能只数到访鸟类。还要记录繁殖成功率、幼鸟存活、水位变化和人类干扰。
保护规划最终必须回到动物本身。
地图只能告诉我们“可能在哪里”;动物的足迹、叫声、巢穴和遗传信息,才能告诉我们“它们是否真的活在那里”。
结语:一座城市真正的生态底线,是动物还能不能移动
这项研究最值得记住的,不是某一个百分比。
不是70.19%,也不是413.7平方千米。
真正重要的是它揭示的趋势:
到2050年,即使优先保护区的总面积按规划比例保持不变,最核心的区域仍可能缩小,斑块仍可能变碎,现有保护地与物种未来需求之间仍可能逐渐错位。
保护面积相同,不等于保护效果相同。
对动物而言,一片森林是否还能维持生命,不只取决于它有没有被圈进保护区,还取决于它是否足够大、足够安静,是否连接水源和其他林地,个体是否能在不同斑块之间安全移动。
深圳的东南部仍然保存着城市最重要的自然底盘。
而未来保护成败,很可能取决于能否把这些核心区域与中西部零散斑块连接起来,能否在城市更新中为溪流、山脊、湿地和动物迁移留下真正有效的空间。
城市生物多样性保护,最终不是在地图上多画几块绿色。
而是让那些生活在绿色中的动物,仍然有地方繁殖,有道路迁移,也有机会活到下一代。
科普小卡片|一眼看懂这项研究
| |
|---|
| 论文标题 | Identify priority protected areas for biodiversity conservation adapting to future climate and land cover changes |
| 发表期刊 | Ecological Indicators |
| 发表时间 | |
| 卷与文章号 | |
| DOI | 10.1016/j.ecolind.2024.113068 |
| 作者 | Ruixue Liu、Huilin Kong、Qixuan Wang、Yun Li |
| 通讯作者 | |
| 研究区域 | |
| 研究时段 | |
| 未来情景 | |
| 优先保护物种 | 135种:84种植物、5种哺乳动物、10种两栖动物、36种鸟类 |
| 物种记录点 | 691个:植物357个、哺乳动物12个、两栖动物84个、鸟类238个 |
| 核心模型 | MaxEnt预测潜在分布;InVEST评估栖息地质量;Zonation进行保护优先排序 |
| 土地模拟模型 | |
| 空间分辨率 | |
| 优先保护区划分 | 保护价值最高的前10%为一级,10%—20%为二级,20%—30%为三级 |
| 2020年建设用地 | |
| 2050年建设用地 | SSP126为55.37%;SSP245为58.34%;SSP585为63.10% |
| 潜在栖息地变化 | 2020年384.04平方千米;2050年SSP126增至482.57,SSP245降至346.85,SSP585降至317.30平方千米 |
| 空间格局 | 保护价值集中在罗湖、盐田和大鹏;西部和中部斑块零散、连通性较差 |
| 一级优先区变化 | 2020年98.90平方千米;2050年分别降至84.98、80.71和68.95平方千米 |
| 稳定优先区域 | 413.7平方千米,主要位于大鹏、盐田北部、坪山南部和罗湖东部 |
| 2020年保护覆盖率 | 现有保护地覆盖70.19%的优先保护区,覆盖89.66%的一级优先区 |
| 2050年覆盖率 | |
| 主要保护缺口 | |
| 核心风险 | 一级保护区减少、斑块数量增加、平均斑块面积下降、连通性减弱 |
| 主要局限 | 物种记录分布不均;部分珍稀种样本很少;模型未充分考虑扩散能力、种间作用和生理适应 |
| 一句话结论 | 深圳未来缺的未必只是更多保护地,而是能够随物种分布变化而调整、并让不同生境真正连起来的保护网络。 |
论文标题、作者、期刊及研究目标见原文首页。
互动话题
你认为城市保护应当优先扩大核心保护区,还是优先建设连接不同山体、湿地和水库的生态廊道?
在你生活的城市里,有没有一块看似普通,却可能是鸟类、蛙类或小型兽类重要通道的绿地?
图片为什么没有加注释,其实我希望大家去看原文......
感谢帮我下载原文的周同学。
声明:推文内容仅代表本人对文章的理解,并非简单的对原文进行翻译,请有兴趣的读者阅读原文(见上述小卡片中的DOI自行下载原文),个人水平有限,难免出现错讹,也请各位读者批评指正。今天有点晚了,配图不晓得是否完全对,感觉不对的,去看原文吧.....