生物圈保護區對全球生物多樣性保護和氣候變化的貢獻
中國網/中國發展門戶網訊 在人類經濟社會活動和氣候變化的雙重影響下,生物多樣性喪失加速,全球約100萬種動植物面臨滅絕風險,嚴重威脅人類的可持續發展。為應對這一挑戰,聯合國教科文組織“人與生物圈計劃”于1976年正式建立全球生物圈保護區網絡,目標是構建一個覆蓋全球保護地網絡,通過融合科學管理、社區參與和資源的可持續利用,探索自然保護地管理的新模式,以實現生物多樣性保護、可持續發展與科學研究教育3個主要功能的協同推進。
生物圈保護區網絡自建立以來已取得顯著進展,覆蓋范圍不斷擴大,且日益成為推動區域生態保護與可持續發展的重要平臺,在生物多樣性保護及氣候變化緩解方面發揮了重要作用。本文利用“人與生物圈計劃”的生物圈保護區數據庫、聯合國可持續發展目標數據中心的生態系統數據庫,以及全球生物多樣性信息網絡的數據,評估生物圈保護區對全球生物多樣性保護、碳中和的作用與貢獻。
生物圈保護區
生物圈保護區數量與分布
生物圈保護區是指自然和人工生態系統中受到嚴格保護的、具有代表性的陸地、海岸帶或海洋生態系統區域,是世界上得到各國政府承認的全球性保護區網絡。自生物圈保護區網絡正式創立以來,全球生物圈保護區數量持續增加、覆蓋面積不斷增長。截至2025年,全球共有136個國家和地區設立了759個生物圈保護區,惠及近3億人口的生計,總面積766.73×104 km2,其中438個保護區分布在陸地,110個保護區包含淡水水域,211個保護區包含海洋水域。保護陸地生態系統657.42×104 km2,占地球陸地面積的4.41%,內陸水域面積29.00×104 km2,占全球淡水總面積的5.47%,海域面積80.31×104 km2,占全球海洋總面積的0.23%。區域尺度上,拉丁美洲與加勒比地區共設有136個生物圈保護區,總面積達350.66×104 km2,是全球生物圈保護區數量最多的區域之一。非洲地區設有94個保護區,面積為88.34×104 km2。阿拉伯國家共設有36個保護區,面積為15.62×104 km2。亞太地區建立了179個保護區,覆蓋面積為94.73×104 km2。歐洲與北美地區擁有313個生物圈保護區,總面積為217.33×104 km2。其中,巴西、美國和俄羅斯的生物圈保護區面積分別占全球總面積的26.41%、11.10%和10.29%,在全球網絡中具有重要地位。此外,原住民在生物圈保護區中發揮重要作用,生物圈保護區中生活有原住民0.21億人,約占世界原住民人口的4.41%,保護區內有原住民土地135.12×104 km2,占生物圈保護區面積20.18%。
生物圈保護區通常劃分為核心區、緩沖區和過渡區3個功能區域,其分區設計旨在實現自然保護與可持續發展之間的動態平衡。核心區,主要承擔生態系統原真性維護和關鍵物種棲息地保護的功能,是生物多樣性科學研究的重要基準區域。緩沖區,作為核心區的外圍防護帶,功能在于緩解外部干擾、支持適度科研和生態修復。緩沖區往往是生態教育和公眾參與的窗口,能夠在不破壞生態的前提下,提升社會對生物多樣性保護的認知與支持。緩沖區還可以與地方合作,推動資源可持續利用,展現了多方協作的保護治理機制。過渡區,生物圈保護區推動可持續發展的實驗平臺,其核心目標是將生態保護與社區福祉結合起來。
根據聯合國教科文組織的要求,生物圈保護區需每10年對功能分區的實施成效進行一次全面評估,并根據生態系統變化和社會發展需求,動態調整分區邊界,以確保各區域功能的有效銜接與生態系統的整體穩定。
生物圈保護區的功能定位
生物圈保護區的功能定位包括生物多樣性保護、可持續發展、科學研究和教育3個方面。
生物多樣性保護。生物圈保護區的首要目標是通過科學保護措施維持區域內的生物多樣性。劃定核心區限制人類干擾,對關鍵物種棲息地的嚴格保護,確保受威脅與關鍵指示物種的生存與繁衍。例如,我國神農架生物圈保護區分布有常綠闊葉林至寒溫性針葉林及山頂草甸等多種生態系統類型,以及維管束植物3 684種,脊椎動物544種,國家重點保護植物25種、野生動物87種,是我國物種最豐富的生物圈保護區之一。秘魯馬努生物圈保護區為近90種罕見魚類、超過300種鳥類和550種植物提供了穩定的棲息地,保存了超過155種已知的兩棲動物物種及全球10%的鳥類物種,被譽為“亞馬孫基因銀行”。多瑙河三角洲生物圈保護區作為歐洲最大濕地,是歐洲重要的鳥類天堂。
可持續發展。生物圈保護區也是推動可持續發展的試驗田??沙掷m發展既是聯系保護目標與發展目標的橋梁,也是生物圈保護區建立的最終目的。生物圈保護區緩沖區和過渡區承擔并開展與保護相協調的可持續發展活動,包括多方利益相關者的參與,尤其是當地社區的深度介入。通過參與式管理,當地居民不僅成為生態保護的受益者,還成為保護區的管理者和決策者,從而增強了保護的可持續性。生物圈保護區通過在資源利用和生態保護之間建立對話機制,調解各方利益沖突,促進自然資源的和平利用。此外,過渡區還允許在保護的前提下進行適度的資源利用和經濟發展,實現保護與利用的平衡。
科學研究與教育。生物圈保護區旨在為認識人與自然之間的關系提供科學平臺。通過科學評估優化保護策略,平衡生物多樣性保護與可持續發展需求。當前,生物圈保護區的研究重點主要集中在生物多樣性保護與物種研究上,凸顯其在發現和保存未知生物資源方面的重要作用。例如,臥龍生物圈保護區關于人類活動對大熊貓棲息地利用的影響研究;越南浪邊生物圈保護區中發現了新型昆蟲病原真菌;瑞典克里斯蒂安斯塔德瓦滕里克保護區則發現了新的緩步動物物種;這些新物種的發現不僅拓展了生物學認知,也體現了生物圈保護區在維護生命中的獨特價值。
與此同時,關鍵物種和棲息地的評估有助于衡量保護區的生態保護成效,并為生態修復提供科學依據。例如,印度孫德爾班保護區通過研究紅樹林適宜棲息地分布,為紅樹林生態系統保護提供了方向;墨西哥的研究則揭示了食肉動物的活動模式如何受到土地利用梯度的影響,從而為保護區的空間管理提供依據。
此外,跨區域的生物圈保護區對于理解生態系統功能、物種在邊緣生境中的分布機制具有重要意義。隨著可持續發展理念的深入,研究日益關注人類活動的影響與社區參與的重要性,強調將傳統生態知識與現代科學相結合,在環境監測與管理中實現協同增效。這種整合有助于提出更加切實可行的策略,實現生物多樣性保護與區域社會發展的協調統一。
生物圈保護區對生態系統的保護
以全球生物圈保護區為評估單元,基于30 m分辨率的生態系統類型與分布數據,量化2010—2024年保護區內各類生態系統的面積與變化趨勢。結果表明,全球432個陸地生態區有生物圈保護區的分布,占全球陸地生態區總數的49.80%,涵蓋亞馬孫熱帶雨林、歐亞溫帶草原、北極苔原等典型生態區。從生態系統類型分布看,森林面積為222.08×104 km2,占生物圈保護區總面積的28.96%;草地面積224.03×104 km2,占29.22%;耕地面積78.36×104 km2,占10.22%;濕地面積33.52×104 km2,占4.37%;建設用地面積22.05×104 km2,占2.88%;水體面積116.62×104 km2,占15.21%;冰川與永久積雪面積為5.96×104 km2,占0.76%;此外,裸地面積達64.27×104 km2,占比8.38%。整體來看,森林和草地仍是生物圈保護區中最主要的生態系統類型,水體與濕地生態系統在維持生態功能與生物多樣性方面亦發揮重要作用。
生物圈保護區對動植物物種的保護
利用全球生物多樣性信息網絡(GBIF)2010—2024年的17.75億條脊椎動物分布記錄和1.88億條植物物種分布記錄,統計位于生物圈保護區內的植物和動物分布點位,生物圈保護區邊界數據綜合來自“人與生物圈計劃”、國際自然保護聯盟(IUCN)、經全球保護區數據庫(WDPA)修正的邊界,以及國內公開數據和各保護區門戶網站,共覆蓋全球759個生物圈保護區。將GBIF物種分布點位與UNESCO發布的生物圈保護區矢量邊界在統一坐標系下進行點-面疊加,判斷記錄是否落入保護區范圍。隨后,將保護區內的物種分布信息與《世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄》中的受威脅植物和動物物種名錄進行比對,評估生物圈保護區在動植物整體物種及受威脅物種保護數量方面的貢獻。
結果表明,根據全球生物多樣性信息機構(GBIF)數據庫的記錄,2010—2024年,全球生物圈保護區共記錄植物物種96 147種,包括被子植物85 904種、蕨類植物3 620種、苔蘚植物4 235種、裸子植物517種和藻類1 871種。生物圈保護區內植物物種總數占全球植物物種的45.10%。保護區內有受威脅植物物種3 351種,包括被子植物3 152種、蕨類植物26種、裸子植物142種、苔蘚植物29種、藻類2種,占全球受威脅植物物種的29.88%,極危物種主要分布在熱帶雨林、山地和島嶼生態系統中,而易危物種則廣泛分布于平原等人類活動較為密集的區域。
全球生物圈保護區內的動物種類131 991種,其中,哺乳動物2 493種、鳥類8 468種、爬行動物3 647種、兩棲動物2 635種、魚類360種、昆蟲87 478種、其他無脊椎動物26 910種。保護區內共有受威脅動物物種2 551種,受威脅物種中,鳥類有622種,哺乳動物371種,爬行動物358種,兩棲動物525種,魚類153種,還包括49種大型珍稀淡水水生動物和157種大型珍稀海洋水生動物。生物圈保護區受威脅動物占全球受威脅動物物種的36.78%。極危物種多分布在生態脆弱的區域,如南非的開普植物區和安第斯山脈;而易危物種則廣泛分布于北半球溫帶地區。熱帶地區,如亞馬孫雨林和剛果盆地,物種豐富度較高;而干旱區,如撒哈拉沙漠,物種豐富度較低。大型珍稀水生物種在亞洲、歐洲和南美洲均呈較高占比(分別為45.70%、42.53%與40.27%)。
生物圈保護區對全球生態系統碳匯的貢獻
運用基于遙感數據的生物圈保護區內地上、地下生物量碳密度和凈生態系統生產力(NEP)數據集,分析生物圈保護區碳儲量與碳匯。結果表明,全球生物圈保護區的總碳儲量為3.17×1010 t,其中,森林、灌叢、濕地與草地生態系統的碳儲量分別占71.53%、8.40%、7.13%與2.96%。不同大洲的碳密度表現出顯著差異。南美洲的碳密度最高,為63.89 t C/ha,其次是大洋洲51.88 t C/ha和北美洲50.29 t C/ha。從生態系統類型來看,森林生態系統的碳儲量最為豐富,其生物量碳密度為83.09 t C/ha。其中,南美洲的森林(68.37 t/ha)和北美洲的森林(55.65 t/ha)分別由于其廣闊的熱帶雨林生態系統和成熟森林系統使其保持較高的平均地上生物量。
全球生物圈保護區的總碳匯為1.35×1015 g C,年均碳匯205.02 g C/m2。生物圈保護區的高碳匯區域主要集中在南半球熱帶及海洋性氣候區。例如,大洋洲的平均凈生態系統生產力最高(371.35 g C/(m2·yr)),其次為南美洲 289.33 g C/(m2·yr)。在生態系統層面,熱帶濕潤氣候和森林-濕地系統是全球碳循環的關鍵碳匯區域。森林和濕地的碳匯貢獻最大,NEP分別為243.11和235.92 g C/(m2·yr)。生物圈保護區碳匯能力整體幾乎保持不變,其中,52.95%區域碳匯水平略上升。但荒漠和濕地生態系統碳匯表現出不同程度的下降。
結語
生物圈保護區在全球生物多樣性保護發揮著不可替代的作用,共覆蓋666.32×104 km2的自然生態系統,保護了96 147種植物和131 991種動物,涵蓋了全球受威脅植物物種的約29.88%和受威脅動物物種的約36.78%。全球生物圈保護區的總碳匯為1.35×1015 g C,在減緩氣候變化中發揮了重要作用。然而,當前仍面臨諸多挑戰,包括保護區內受威脅的植物物種比例偏低、海洋生物圈保護區數量少、農田擴張、近10年設立的生物圈保護區自然生態系統面積比例下降等問題,同時在評估分析中還發現生物圈保護區缺乏系統的生物多樣性監測,數據不完整。
“昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架”(GBF)與聯合國2030年可持續發展目標(SDGs)的實施,為生物圈保護區發展提供了重要機遇。生物圈保護區未來的發展需要加強5個方面工作。開展全球生物圈保護區布局研究,提高生物圈保護區對全球重要生態系統與受威脅動植物的保護能力;增加海洋類生物圈保護區的數量與面積;加強保護,嚴格控制農田和建設用地的擴張,在生物圈保護區內率先實現自然棲息地的零喪失;開展生物圈保護區自然資本與生態系統服務評估,開拓綠色發展與自然資源可持續利用的路徑,增強生物圈保護區對當地經濟社會發展支撐作用;推動生物圈保護區智能化監測體系,逐步建設覆蓋全球所有生物圈保護區的生物多樣性監測體系。為全球生物多樣性保護與SDGs的實現發揮引領與示范作用。
(作者:歐陽志云、姚昱濃、徐衛華、曹壘,中國科學院生態環境研究中心 中國科學院大學資源與環境學院;唐軍,中國科學院生態環境研究中心;李曉松,中國科學院空天信息創新研究院 可持續發展大數據國際研究中心;朱麗,中國科學院大學資源與環境學院 中國科學院植物研究所;林明利,中國科學院水生生物研究所 中國科學院深??茖W與工程研究所;鄒玥嶼,聯合國教科文組織自然科學部人與生物圈計劃秘書處;《中國科學院院刊》供稿)







