利用灭绝风险指标来揭示保护问题及采取的相关行动:对LIFE评估方法的详细分析

时间:2026年1月10日
来源:Biological Conservation

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全球生物多样性危机背景下,LIFE指标通过整合30,000种陆生脊椎动物栖息地变化数据,评估土地覆盖转换对物种灭绝概率的影响。研究通过热带雨林监测、苹果消费影响分析、苏门答腊补偿策略、洪都拉斯项目优先级评估和塞拉利昂长期保护效果等五个案例,验证了该指标在量化生物多样性损害、农业影响关联、补偿方案设计、项目优先级评估和干预效果测量等场景的适用性,同时指出其依赖假设性数据和需结合本地知识等局限性。

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艾莉森·艾尔斯(Alison Eyres)| 安迪·阿内尔(Andy Arnell)| 托马斯·S·鲍尔(Thomas S. Ball)| 理查德·J·卡思伯特(Richard J. Cuthbert)| 迈克尔·戴尔斯(Michael Dales)| 亚历杭德罗·吉萨尔-库蒂尼奥(Alejandro Guizar-Coutiño)| 乔迪·霍兰德(Jody Holland)| 埃米利奥·卢兹-里卡(Emilio Luz-Ricca)| 阿尼尔·马达瓦佩迪(Anil Madhavapeddy)| 莱拉·佩因(Leila Pain)| 汤姆·斯温菲尔德(Tom Swinfield)| 托马斯·B·怀特(Thomas B. White)| 安德鲁·巴尔姆福德(Andrew Balmford)
英国剑桥大学动物学系

摘要

物种灭绝是一个关键问题,而土地利用变化是许多陆地物种面临的主要威胁。要理解和应对这一问题,需要具备全球性、可比较且可扩展的指标,这些指标能够将土地覆盖变化与灭绝风险联系起来,并适用于各种保护情境。本文通过五个不同的案例研究,展示了新的“土地覆盖变化对未来灭绝影响”(LIFE)指标的灵活性。首先,我们通过将LIFE与森林损失数据相结合,实现了对热带热点地区生物多样性损害的近乎实时的量化。其次,我们将LIFE与作物分布和贸易数据结合起来,评估了食品消费(特别是苹果消费)对灭绝影响的调节作用。第三,我们在苏门答腊的一个假设性场景中测试了LIFE在生物多样性补偿中的适用性。最后,我们利用LIFE比较了洪都拉斯基于面积的保护项目的效益,从而确定了优先级。这些例子表明,LIFE为从土地利用规划到可持续消费等一系列广泛的保护挑战提供了可行的见解。与所有全球性指标一样,LIFE的广泛应用依赖于某些假设和简化。在使用时应谨慎行事,并结合当地知识和实地验证,尤其是在恢复、补偿或精细分析方面,以及在对研究不足的地区。通过提供配套的“操作指南”,我们希望确保LIFE能够被广泛用于理解灭绝危机并支持切实可行的行动。

引言

人类活动正在导致生物多样性显著下降,增加了物种的灭绝风险,并破坏了生态系统的功能和韧性(Brondizio等人,2019;Díaz等人,2019)。为了追踪和减轻这些损失,我们需要能够将灭绝与土地覆盖变化联系起来的可靠指标——这是对野生陆地物种影响最大的因素(Jaureguiberry等人,2022)。在这里,我们探讨了在一个关键的应用组合中使用一种新开发的、以灭绝为重点的指标的范围、灵活性及其局限性。这些应用范围从近乎实时地跟踪正在发生的威胁可能带来的后果,到量化避免栖息地丧失对物种灭绝风险的影响。
目前存在几种全球性的灭绝指标,它们在关键风险因素(如分布范围、种群规模和趋势以及威胁的严重程度)上基本达成了共识。根据用途的不同,这些全球性灭绝指标大致分为两类。第一类指标监测物种在时间和空间上的状态,例如IUCN红色名录指数(Butchart等人,2004)或新开发的生物多样性影响信用指标(BIC,Rossberg等人,2024)。第二类指标,如物种威胁缓解和恢复指标(STAR,Mair等人,2021;Turner等人,2024),能够隔离特定变化驱动因素的影响,预测影响,确定有效行动,并确定保护工作的优先级。为了帮助用户估计由于特定土地覆盖变化而可能导致的灭绝情况,一些灭绝指标提供了现成的地图,显示了这些变化的影响(例如LIFE指标;Eyres等人,2025)。
为了有意义地应对灭绝危机,全球性灭绝指标必须在不同的保护情境、地理区域和用户群体中具有广泛的适用性,以便能够用统一的标准来比较不同行动的后果,而不受计算资源或技术专长的限制。实现这一目标需要具备一些特定条件。一个全球性灭绝指标必须能够代表地理、分类学和栖息地的多样性(Jones等人,2011);允许进行汇总和分解(为单个物种或物种群体生成分数);并且能够在比率尺度上进行直接比较(即指标分数在行动或地点之间的两倍差异对应于灭绝影响的两倍差异)。最后,为了产生实际效果,指标必须易于获取和实施。这在一定程度上取决于指标的可扩展性——也就是说,在一个分辨率下计算出的灭绝影响层可以可靠地用于评估更大或更小规模的行动,而无需在这些新尺度上进行广泛的进一步分析或计算(Green等人,2019)。现有的描述土地覆盖变化对灭绝风险代理指标的影响的指标符合许多这些标准,但并非全部符合;详见表S1对现有灭绝风险指标的评估。
新开发的LIFE指标(Eyres等人,2025)确实满足了上述标准,它通过整合物种分布、预测的物种对土地覆盖变化的特定反应,以及过去和现在栖息地丧失对约30,000种陆地脊椎动物灭绝概率的非线性影响,来估计与土地覆盖变化相关的物种灭绝的空间明确变化。LIFE分数在不同地点之间可以直接比较,默认情况下,LIFE被分为两个相对的层面:LIFE-convert和LIFE-restore。它们分别量化了将自然栖息地转化为耕地和将农业用地恢复到自然状态的影响,尽管该框架也支持计算其他类型的土地覆盖转换(Eyres等人,2025)。与所有全球性指标一样,LIFE基于一些简化和假设,其可靠性取决于基础数据。解决这些局限性是正在进行的工作的重点,例如通过整合不同土地利用强度、栖息地质量和破碎化的影响,并努力包括更多的分类单元。
本文通过将其应用于五个用例,探讨了LIFE作为指导各种保护问题和行动的实际工具的实用性。首先,我们通过将LIFE与高分辨率的热带森林损失数据相结合,在全球范围内量化生物多样性损害。其次,我们将LIFE与作物分布和贸易数据结合起来,将生物多样性的下降与农业这一主要损失驱动因素联系起来,以评估苹果消费对英国的影响。第三,我们考察了一家公司在苏门答腊尝试减轻其影响的假设性案例,展示了LIFE在指导生物多样性补偿工作方面的潜力。第四,我们使用LIFE来评估一个国际非政府组织提出的基于面积的保护投资的优先级。最后,我们使用LIFE来量化塞拉利昂的保护干预措施的影响,利用最先进的反事实方法测量避免的灭绝数量。我们的发现展示了该指标的多功能性和局限性,并表明它在指导多种保护行动方面具有价值。除了评估LIFE指标在一系列代表性保护问题上的灵活性和局限性外,我们希望这项工作能够激发新的和多样化的应用。为此,我们开发了配套的通用“操作指南”,以帮助其他人将其应用于自己的保护问题(补充材料)。

LIFE的概念和方法学基础

LIFE使用每个物种的栖息地面积(AOH)的变化——定义为该物种可用的栖息地,通过其分布范围与其环境偏好之间的交集计算得出——作为人类引起的灭绝风险变化的代理指标(Brooks等人,2019)。具体来说,LIFE估计了未来100年内由于当前土地覆盖变化导致的约30,000种IUCN红色名录评估的陆地脊椎动物灭绝概率的变化。
案例研究1:测量生物多样性损害:将LIFE与近乎实时的森林警报相结合
遥感技术的持续进步使我们能够以越来越精细的空间和时间分辨率检测森林砍伐。然而,简单的森林面积或生物量变化的测量方法掩盖了生物多样性影响的巨大差异。为了研究LIFE如何用于检测生物多样性损害,我们将LIFE-convert层与Global Forest Watch的数据进行了交叉(Berger等人,2022)。该数据集涵盖了热带地区(北纬30度至南纬30度)的森林砍伐警报。
案例研究2:将生物多样性损失与驱动因素联系起来:英国的苹果消费
为了探索将LIFE与农业和全球食物系统(土地利用变化的最大驱动因素)联系起来的潜力,我们使用它来评估2019年至2023年间苹果消费对英国平均灭绝风险的影响,以及这些影响如何因来源国家而异。食物的生产和消费地点可以显著影响生物多样性(Ball等人,2025),而苹果是一个有用的案例研究对象,因为它们在英国被广泛消费和生产。
案例研究3:为补偿策略提供信息:减轻苏门答腊假设性开发的损害
为了研究LIFE指标是否有助于量化土地转换对生物多样性的影响,并为可能的生物多样性补偿策略提供信息,我们使用了一个假设性场景,其中一家公司将森林转化为用于咖啡生产的农业用地。该公司希望使用LIFE指标来评估其影响,然后从多个选项中选择最合适的恢复地点,以将生物多样性恢复到“影响前”的基线水平。
案例研究4:优先考虑基于地点的保护行动:潜在项目的物种级比较
我们通过将其应用于世界土地信托基金(World Land Trust)现有干预项目组合中的四个项目,探讨了LIFE指标在指导基于地点的保护行动方面的潜力。世界土地信托基金(WLT)是一个致力于通过支持国内保护合作伙伴将土地纳入永久保护来保护世界上受威胁最严重的栖息地和物种的保护组织。
案例研究5:测量保护效果:将LIFE与反事实方法相结合
我们通过将LIFE指标与反事实方法相结合,研究了其用于评估基于地点的保护措施的效果。作为案例研究,我们重点关注了Gola雨林项目——这是自2011年以来由减少森林砍伐和退化(REDD+)资金资助的塞拉利昂东部热带森林地区的长期保护干预措施。我们量化了由于保护活动而避免的灭绝数量。
讨论
本文探讨了LIFE指标在五个保护情境中用于估计土地覆盖变化导致的陆地脊椎动物灭绝变化的情况。其灵活性和易用性表明其具有广泛的适用性——从评估土地利用变化(如林业、基础设施、城市扩张)对生物多样性的影响,到评估保护干预措施和商品驱动的土地利用变化。LIFE还可以与其他因素一起整合到更广泛的决策框架中。
CRediT作者贡献声明
艾莉森·艾尔斯(Alison Eyres):撰写——审稿与编辑、原始草稿撰写、可视化、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。安迪·阿内尔(Andy Arnell):撰写——审稿与编辑、可视化、软件、方法学、调查、正式分析。托马斯·S·鲍尔(Thomas S. Ball):撰写——审稿与编辑、方法学、调查。理查德·J·卡思伯特(Richard J. Cuthbert):撰写——审稿与编辑、调查、概念化。迈克尔·戴尔斯(Michael Dales):撰写——审稿与编辑、可视化、软件。
资金支持
A.E.、M.D.、J.H.和T.S.获得了Tezos基金会Tarides对剑桥碳信用中心(grant code NRAG/719)的资助。T.S.B.获得了英国研究与创新署(BBSRC)通过Mandala Consortium的资助(grant no. BB/V004832/1)。
利益冲突声明
在撰写本文时,TBW和AGC从为企业提供商业咨询服务中获得了收入,以帮助他们理解和减轻生物多样性影响。AB是世界土地信托基金的受托人。
致谢
作者感谢Diana Bowler、Graeme Buchanan、Margaux Durand、Mike Harfoot、Jake Owen、Laura Sonter和Catherine Waite在讨论、评论和同事支持方面的帮助。

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