被忽视的生态危机!全球农业扩张
正在"吞噬"非森林生态系统
原标题:识别全球农业扩张进入非森林生态系统的热点Identifying global hotspots of agricultural expansion into non-forest ecosystems
📋 来源:Nature Communications | 2025年 | 作者:Siyi Kan等9位 | 单位:伦敦大学学院、森肯伯格生物多样性与气候研究中心、查尔姆斯理工大学等
👤 第一作者:Siyi Kan,伦敦大学学院Bartlett可持续建筑学院,研究方向为土地利用变化、生态系统保护与气候变化。✉️ 通信作者:Jing Meng,伦敦大学学院巴特莱特可持续建筑学院,研究方向为土地利用变化、供应链环境 impacts 和可持续发展。
当你听到"毁林开荒",你会想到亚马逊雨林的消失。但你知道吗?全球还有更多非森林生态系统(草地、灌木丛、湿地)正在被农业扩张无声吞噬,而它们的生态重要性一点也不亚于森林。这篇研究告诉你:被忽视的,往往是最危险的。
一、研究背景:为什么非森林生态系统需要我们的关注?
非森林自然生态系统包括天然草地、灌木丛和湿地,它们在全球生态系统中扮演着不可或缺的角色:
🔹 草地:储存超过三分之一的全球陆地碳,有潜力每年固碳26-80亿吨二氧化碳当量,并且对极端热浪、干旱和野火的韧性比森林更强🔹 灌木丛:容纳了超过33%的全球生物多样性热点,是众多特有物种的家园🔹 湿地:容纳了超过40%的已知动植物物种(包括大量特有种),并储存了超过30%的全球土壤有机碳,却只覆盖全球6%的地表
然而,以往的研究和政策大多"重森林、轻非森林"。这导致非森林生态系统的转换动态了解不足,尤其农业扩张对其的驱动作用。这正是这篇研究要填补的空白。
💬 追问:为什么非森林生态系统的保护比森林保护更难"卖座"?
✅ 论文回答:这主要有三个原因:(1)视觉效果不如森林"震撼":森林消失(如亚马逊雨林)有醒目的卫星图像对比,而非森林生态系统(如草地、灌木丛)的转换往往更"隐蔽",不容易引起公众关注;(2)经济和政策关注度不够:许多国家的生态保护政策和资金都向森林倾斜(如REDD+项目),非森林生态系统往往被列为"次要";(3)定义和监测更困难:非森林生态系统的边界往往更模糊,土地覆盖分类也更复杂(如 managed grasslands 与天然草地的区分),导致监测和评估更困难。这也正是为什么这篇研究强调,只关注森林保护的政策可能会产生"泄漏效应",导致非森林生态系统承受更大的转换压力。
二、研究方法:如何精准"捕捉"全球非森林生态系统转换?
研究团队采用了三项最先进土地覆盖数据集进行交叉比对,以最小化单一数据源的偏差:
🔹 GlobeLand30 (2025):30米分辨率,使用严格的3步法区分 cultivated pastures 与天然草地,是唯一在耕地类别中排除 tree crops 的数据集🔹 GLCLUC:使用4年时间序列数据识别耕地,最小化分类误差(如由于休耕),并将树高<5米的区域划分为短植被(对应草地和灌木丛)🔹 GLC_FCS30D:应用变化检测算法增强变化像素的识别精度,并且是唯一在耕地类别中包括 tree crops 的数据集(如油棕、橡胶),这对东南亚和非洲的农业扩张研究至关重要
研究评估了2000-2010年和2010-2020年两个时间段的非森林生态系统转换为耕地的情况,并与森林转换进行对比。此外,研究还评估了保护区内(PAs)和关键生物多样性区内(KBAs)的转换情况,并分析了转换对陆地生物多样性的潜在影响。
💬 追问:为什么要用三个数据集?一个不够吗?
✅ 论文回答:使用多源数据集是为了交叉验证和提高可靠性。原因如下:(1)不同数据集采用不同的分类方案和算法:例如,GlobeLand30 区分 cultivated pastures 与天然草地,而 GLCLUC 和 GLC_FCS30D 则不区分;GLCLUC 使用树高<5米作为短植被阈值,而其他数据集使用不同标准;(2)单一数据集可能存在系统性误差:例如,某些数据集可能高估或低估特定类型的转换;(3)交叉验证可以识别出"稳健"的热点:只有那些在至少两个数据集中都出现的转换热点,才被认为是"可靠"的。这种方法虽然增加了工作量,但显著提高了研究结果的可靠性和说服力,也为未来数据集改进提供了重要参考。
三、核心发现:非森林生态系统转换的"冰山一角"
发现1:非森林转换规模与森林转换"不相上下",甚至超过
研究结果显示,2000-2020年间,非森林生态系统的转换规模非常惊人:
💰 非森林转换总量:173-243百万公顷(2000-2020年)💰 森林转换总量:18-173百万公顷(同期)💰 非森林转换增加趋势:2000-2010年为75-109百万公顷,2010-2020年增加至92-120百万公顷
这意味着,非森林转换不仅在总量上与森林转换相当,而且在近年来呈现增加趋势。这表明全球对非森林生态系统的保护努力还远远不够。
发现2:巴西、美国、中国、俄罗斯、阿根廷是"重灾区"
通过三个数据集的交叉验证,研究识别出了全球非森林转换的"热点"国家:
🔹 始终出现在所有三个数据集的热点国家:巴西(22-32百万公顷)、中国(11-19百万公顷)、俄罗斯(8-17百万公顷)、美国(10-23百万公顷)、阿根廷(5-9百万公顷)🔹 出现在至少两个数据集的热点国家/地区:澳大利亚(7-15百万公顷)、印度(2-21百万公顷)、尼日利亚(3-17百万公顷)、欧盟(2-12百万公顷)、哈萨克斯坦(4-11百万公顷)、坦桑尼亚(3-7百万公顷)、墨西哥(3-6百万公顷)
这些热点国家合计占全球非森林转换总量的61%-66%。其中,巴西的塞拉多(Cerrado)、美国的普拉斯(Pampas)和卡廷加(Caatinga)、俄罗斯的欧亚草原等,都是生态极其重要但保护严重不足的区域。
发现3:保护区内也"不太平",非森林生态系统特别"受伤"
研究还评估了保护区内(PAs)和关键生物多样性区内(KBAs)的非森林生态系统转换情况,结果令人担忧:
🔹 保护区内的非森林转换:虽然非森林生态系统在保护区内的面积小于森林,但其转换率却不成比例地高🔹 关键生物多样性区(KBAs)内的转换:非森林转换占全球总量的49%-93%,表明KBAs内也有大量非森林生态系统正在消失🔹 严格保护区域(IUCN I-II类)也不保险:即使在严格保护区域内,非森林生态系统的转换率也高于森林转换率
发现4:超过5000种受威胁物种的栖息地"遭殃",一半以上依赖非森林生态系统
研究评估了非森林和森林转换对陆地生物多样性的潜在影响,结果触目惊心:
🐸 受影响物种数量:非森林和森林转换共同影响了超过5000种受威胁物种的栖息地🐸 依赖非森林生态系统的物种:超过一半以上的受影响物种严重依赖非森林生态系统作为栖息地🐸 最受影响的物种组:两栖动物(超过1700种)、哺乳动物(约1200种)、鸟类(约1000种)
💬 追问:这篇研究的结果对企业和供应链政策制定有什么启示?
✅ 论文回答:这篇研究对企业供应链政策制定有重要启示:(1)现有政策"重森林、轻非森林":许多企业和国际组织(如Accountability Framework Initiative、Science Based Targets Network)的"零转换"承诺主要聚焦森林保护,非森林生态系统往往被忽视;(2)供应链风险被低估:许多识别出的热点国家(如巴西、美国、阿根廷、澳大利亚)是已知转换风险农产品(如大豆、牛肉、棕榈油)的主要生产者和出口者,企业通过这些供应链直接或间接驱动非森林生态系统转换;(3)需要扩大政策范围:欧盟的《无毁林产品法规》(EUDR)正在考虑扩大范围以包括非森林生态系统,而企业应该主动将非森林生态系统保护纳入其供应链政策。研究识别的热点可以为企业和政策制定者提供基于科学的证据,用于设计可持续土地利用政策和综合政策框架,避免权衡取舍,支持可持续目标。
四、结论与启示:保护非森林生态系统,时不我待
这项研究为我们提供了三个重要启示:
🔹 启示1:全球生态保护需要"森林与非森林并重"只关注森林保护的政策可能会产生"泄漏效应",导致非森林生态系统承受更大的转换压力。未来政策制定需要统筹考虑所有自然生态系统,才能真正实现《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》的目标。
🔹 启示2:企业需要扩大"零转换"承诺的范围许多企业的"无毁林"承诺应该扩大为"无生态系统转换"承诺,将非森林生态系统也纳入保护范围。这不仅有助于企业履行社会责任,也能降低供应链的声誉风险和监管风险。
🔹 启示3:高分辨率土地覆盖数据集需要持续改进本研究通过交叉比对三个数据集,揭示了现有数据集在分类方案、定义和精度方面的差异。未来需要开发能够更好地区分管理草地与天然草地、区分 tree crops 与森林的高分辨率土地覆盖数据集,为精确评估提供更可靠的基础。
💬 追问:研究识别的热点国家中,有没有正在采取保护行动的?这些行动有效吗?
✅ 论文回答:研究识别出的一些热点国家正在采取或计划采取保护行动,但效果还有待观察:(1)尼日利亚:已承诺实现"土地退化零增长"目标,包括采取行动减轻草原退化(到2030年);(2)美国:已授权《草地保护储备计划》和《湿地保护令》(行政令11990);(3)中国:已实施全国性的草原和湿地保护计划及相关法规;(4)巴西:最近发布政令,扩大公共行动范围,以防止所有生物群落中的转换。然而,研究显示的转换规模表明,需要加强保护努力。研究结果为未来优先保护区域的设计和政策制定的优化提供了基于科学的证据。
五、创新点:这项研究与以往有什么不同?
这项研究在以下几个方面具有创新性:
🔹 创新点1:首次在全球尺度上综合评估非森林生态系统的农业扩张转换以往的研究大多聚焦森林转换,对非森林生态系统转换的了解非常有限。这项研究填补了这个重要空白,提供了2000-2020年间全球非森林生态系统转换为耕地的综合时空分析。
🔹 创新点2:采用多数据集交叉验证,提高结果可靠性研究没有依赖单一数据集,而是使用了三个最先进的土地覆盖数据集(GlobeLand30、GLCLUC、GLC_FCS30D)进行交叉比对。这种方法不仅最小化了单一数据源的方法学限制和分类误差,还识别出了在多个数据集中都出现的"稳健"热点。
🔹 创新点3:评估了保护区内和关键生物多样性区内的转换情况研究不仅评估了全球尺度的转换热点,还深入分析了保护区内(PAs)和关键生物多样性区内(KBAs)的非森林生态系统转换情况。这一创新揭示了现有保护体系的"盲区",为《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》的实施提供了重要参考。
🔹 创新点4:分析了转换对陆地生物多样性的潜在影响通过整合受威胁物种的分布范围、栖息地偏好和KBAs地图,研究从物种丰富度、受威胁物种、栖息地亲和力三个互补视角,评估了非森林生态系统转换对陆地生物多样性的潜在影响。这一创新揭示了非森林生态系统保护对生物多样性保护的重要性。
💬 追问:这项研究有哪些局限性?未来研究方向是什么?
✅ 论文回答:研究在讨论部分指出了几个局限性:(1)基于现有土地覆盖产品:研究方法是基于现有土地覆盖数据集,并没有直接处理卫星影像和进行变化检测,这可能导致对转换动态的估计存在误差;(2)数据集分类方案和定义差异:不同数据集对非森林生态系统的定义和分类不同,导致转换面积和热点识别存在差异;(3)保护区内转换的评估可能低估:研究只考虑了在评估时期开始前建立的保护区,新建立的保护区在研究期间也可能经历土地覆盖转换,但未被计入。未来研究方向包括:(1)开发改进的土地覆盖产品:开发能够更好地区分管理草地与天然草地、区分 tree crops 与森林的高分辨率土地覆盖数据集;(2)进行更深入的因果分析:深入分析驱动非森林生态系统转换的因果关系,为政策制定提供更有力的证据;(3)扩大研究范围:将研究范围扩大到更多生态系统类型(如冻原、永久冻土区),并考虑气候变化的潜在影响。
📄 参考文献Kan, S., Meng, J., Persson, U. M., Chen, B., Levy, S. A., Mazur, E., Samberg, L., Chen, G., Zheng, H., & Kastner, T. (2025). Identifying global hotspots of agricultural expansion into non-forest ecosystems. Nature Communications, 16, 10739. DOI: 10.1038/s41467-025-65769-x
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