想象一下未来几十年的大不列颠（英国）：我们熟悉的田园风光、林地与高地的生物群落是否会面目全非？哪些物种将永远消失，又会出现哪些前所未有的物种组合？面对气候变化的加速与土地利用方式的转变，生物多样性的未来充满了不确定性。将全球性的生物多样性保护目标，如《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》（GBF），转化为国家层面的具体行动，亟需对未来生物多样性变化的精准、量化预测。然而，现有的全球尺度分析往往缺乏足够的空间细节，难以直接指导地方保护决策。为了弥合这一鸿沟，一项发表在《Nature Communications》上的研究，首次利用高分辨率的气候与社会经济情景，对大不列颠本土植物、蝴蝶和鸟类多样性的未来（截至2080年）进行了系统性的、多尺度的预测评估。
为了回答上述问题，研究者构建了一个综合性的建模框架。其核心技术方法包括：1）利用广义相异性模型（Generalised Dissimilarity Modelling, GDM），将英国国家植物监测计划、蝴蝶监测计划、繁殖鸟类调查等大型结构化监测数据集（涵盖1002种植物、56种蝴蝶、219种鸟类）与当代高分辨率（1公里网格）环境变量（包括静态地形、土壤变量和7个随时间变化的气候变量）耦合，建立生物群落组成差异与环境差异的定量关系模型。2）基于代表浓度路径（Representative Concentration Pathways, RCPs）的英国本地化气候情景预测，将基准GDM模型向前投影至2030、2050、2070年，以评估气候变化驱动的生物群落组成变化。3）定义并量化“组成变化”（compositional change）、“消失的生物气候区”（disappearing bioclimates）和“新兴的生物气候区”（novel bioclimates）等多个基于β多样性的指标，以捕捉不同生态过程。4）结合气候情景与共享社会经济路径（Shared Socioeconomic Pathways, SSPs）衍生的英国本地化土地利用情景，通过物种-面积关系（Species-Area Relationship, SAR），将预估的生境比例损失转化为“走向灭绝的物种数量”（species heading for extinction），以评估气候与土地利用变化共同驱动的γ多样性变化（即区域物种丧失）。
结果
组成变化——气候变化导致的当前与未来群落组成差异
研究发现，气候变化将在所有分类群中驱动显著的群落组成变化。即使在最低排放情景（RCP2.6）下，到2070年，植物、蝴蝶和鸟类的预估中位组成变化也分别达到28%、6%和9%。而在高排放情景（RCP8.5）下，这一变化将加剧至48%（植物）、9%（蝴蝶）和16%（鸟类）。这意味着，在RCP8.5情景下，一个包含100种植物的群落，到2070年可能会有约48种与现在不同。空间上，植物与蝴蝶、鸟类的变化模式呈现负相关，而蝴蝶与鸟类的变化模式则高度相似。
当前生物气候区的变化
当前生物气候区的消失
研究识别出大量将在未来消失的当前生物气候区。在RCP8.5情景下，到2070年，预估有72%的英国国土将经历植物生物气候区消失，蝴蝶和鸟类的这一比例分别为41%和37%。对于植物，消失最严重的地区位于英国南部、东部沿海以及东英格兰的大型河流流域。对于蝴蝶和鸟类，消失的生物气候区主要集中在英国北部的高地地区，暗示着高地特化物种可能面临丧失风险。
新兴生物气候区的出现
与此同时，新的、当前不存在的生物气候区将在未来涌现。在RCP8.5情景下，预估89%的英国国土将出现新的植物生物气候区，蝴蝶和鸟类的比例分别为30%和32%。植物的新兴生物气候区主要出现在英格兰中部和东部，而蝴蝶和鸟类的则各有不同的空间分布。
消失与新兴生物气候区的共位
在RCP2.6情景下，消失与新兴的生物气候区在空间上重叠较少。然而，在RCP8.5情景下，植物和蝴蝶的消失生物气候区有很大概率（分别为88%和67%）会被新兴生物气候区所取代，表明这些地区的生态系统将经历根本性的重构。而鸟类的消失生物气候区则更可能被其他当前存在的生物气候区替代。
走向灭绝的物种数量
研究评估了六种结合了气候（RCP）和社会经济（SSP）因素的“合理未来”情景下，因气候和土地利用变化而走向区域性灭绝的物种数量。研究发现，即使在最乐观的可持续未来（RCP2.6-SSP1），也存在可观的灭绝债务，到2070年仍有13%的植物物种走向灭绝，这是历史灭绝数量的2.5倍。而在最悲观的情景（RCP8.5-SSP5）下，到2070年，走向灭绝的植物、蝴蝶和鸟类物种比例将分别升至20%、12%和14%，分别是历史灭绝数量的3.6倍、1.8倍和3.4倍。与RCP8.5-SSP5相比，遵循《巴黎协定》的减排路径（RCP2.6-SSP1）可将走向灭绝的植物、蝴蝶和鸟类物种数量分别减少32%、14%和20%。
结论与讨论
这项研究通过聚焦群落尺度响应的创新建模方法，利用最佳可用数据集，对英国多个生物类群在多种未来情景下的本地及全国尺度生物多样性变化进行了预测。结果揭示了普遍的群落组成变化、当前生物气候区的广泛消失和新兴生物气候区的大量涌现，以及物种灭绝债务的不断累积。
研究强调，即使在中等排放情景（RCP4.5和RCP6.0）下，广泛的生物多样性重组也“本质上具有风险”，可能导致食物网重构、连锁灭绝、生态意外以及生态系统功能和服务的改变，从而影响自然对人类的贡献。保护地网络对于帮助物种存活和追踪适宜的生存空间至关重要，但新兴生物群落可能生物组成更为贫乏，且向成功的扩散者和定殖者倾斜。
研究指出，高强度的气候变化（RCP8.5和RCP6.0）会加剧所有维度的生物多样性变化。尽管各国在《巴黎协定》下的减排承诺与实现目标所需相去甚远，但本研究结果强化了国际社会加强减排承诺的必要性。同时，研究也凸显了在气候行动之外，为自然做出积极的土地利用决策的重要性，需要推动土地改革以实现气候与生物多样性目标的协同增效。
研究认为，未来几十年新兴生物气候区的出现，给保护和生态管理带来了巨大挑战。传统的、基于特定地点的保护恢复目标可能失效，需要转向更具开放性、适应性和动态性的方法，例如从抵抗不可避免的变化，转向促进对人类和生物多样性有益的积极变化，这可能包括更广泛地应用辅助迁移等策略。未来的保护工作需要着眼于构建生态系统恢复力和复杂性，以促进自然变异性和多功能性，降低生态系统发生剧变的风险。
总体而言，研究表明，未来20年内采取的行动对于减轻气候和土地利用变化对英国生物多样性的最严重影响至关重要。通过将全球政策情景与国家级、高分辨率的生物多样性预测相结合，本研究为决策者提供了关于不同发展路径潜在后果的宝贵信息，指明了避免最坏未来、走向可持续道路的方向。
