综合物种分布格局及生境连通性的森林保护和恢复优先区评价方法研究

Evaluation of conservation and restoration priorities is one of the important research frontiers in conservation biology and restoration ecology, which aim to maximize the effectiveness of conservation with limited resources for mitigating biodiversity loss. Most of the previous studies of conservation priority evaluation focus on the analysis of species distribution patterns that require a large number of species distribution data, but the data collection is often difficult. Besides, the previous evaluations of conservation priority were based on species occurrence data, resulting in omitting the stepping-stone habitat units that are essential for the dispersal or movement of species and the persistence of populations. The functional connectivity analysis of landscape can quantify the contribution of a specific landscape in the maintenance of the connectivity for overall habitat network, thus may help to solve the above problems in theory. In the Three Parallel Rivers Region in southwest China, a world-renowned biodiversity hotspot and biodiversity conservation is facing challenges, we intend to integrate the distribution pattern of forest dwelling birds and landscape connectivity characterized by the different dispersal abilities of these birds into evaluate conservation and restoration priorities of forest ecosystem. By the modeling and field survey, we will clarify the relationship between forest landscape connectivity and species distribution pattern, and evaluate the effectiveness of forest landscape connectivity analysis for conservation and restoration priorities assessment. Our results are expected to develop a new method for the assessment of conservation and restoration priorities, which can provide scientific and practical guidance for national and regional biodiversity conservation action plans.

保护和恢复优先区评估是保护生物学的重要研究内容之一，目的是在有限的资源条件下使保护成效最大化以减缓生物多样性的丧失。原有的优先区评估方法重点关注物种分布格局，需要大量的物种分布数据，而这些数据的收集往往很困难；另外，物种分布格局分析通常忽略了物种扩散能力，造成评估结果不完整，体现在未对种群持续生存至关重要的踏脚石生境进行保护。景观的功能连通性分析可以量化某一景观对维持整体生境网络连通性的贡献度，为解决上述问题提供了理论依据。我国三江并流区是全球生物多样性热点地区之一，保护问题面临严峻挑战。本研究拟在该热点地区集成森林鸟类的分布、扩散能力和生境的时空变化分析，开展森林保护和恢复优先区评估方法研究。通过建立保护理论模型和野外实地验证，明确景观连通性与物种分布格局之间的关系，评价景观连通性分析在优先区评估中的效力，从而建立一种新的优先区评估方法，为国家和地区生物多样性保护提供科学依据和解决方案。

以往基于物种分布和数量的保护或恢复优先区评价方法忽略了物种的扩散或移动过程，因此一些关键的生境可能未被纳入优先保护范围内。这些关键生境的丧失将降低整体生境网络的连通性，阻碍物种的扩散或移动，最终影响物种的长久生存。本项目将物种的分布和扩散能力与生境空间配置及其变化过程相结合，在景观尺度上开展生物多样性保护和森林恢复优先区域评估方法的研究。首先，基于功能连通性的概念提出了一个森林恢复优先区的评价方法，该方法由两部分组成，1）评价已有恢复项目对生物多样性保护的效力；2）针对多物种的森林恢复优先区识别。将该方法应用到云南三江并流区发现森林面积的变化对景观连通性的影响存在明显的尺度效应。对扩散能力弱的物种而言（扩散距离小于1000 m），退耕还林增长的森林面积并没有全部转化成物种的可利用生境。本研究识别出的针对多个扩散距离的优先恢复区域具有高的空间一致性，表明其可以使多种物种受益。仿真显示该方法的恢复的效率比退耕还林项目的恢复效率普遍提高。随后，对研究区进一步扩展，在云南省和毗邻的三个国家缅甸、老挝和越南的跨境区域，综合物种多样性分布格局和森林景观连通性开展保护和恢复优先区识别的研究。研究发现云南边境地区具有最高的物种丰富度，全省58.4%的维管植物， 64.2%的脊椎动物分布在该区域。另外，59.2%的植物新种和56.3%的受威胁脊椎动物也分布在该区域。距离边境线越远，云南一侧物种丰富度越低。跨境区域丰富的生物多样性表明了开展生物多样性保护的重要性。将天然林景观连通性预期下降的紧迫程度与物种长久生存需要的森林面积的阈值相结合，进一步识别出了边境地区保护和恢复优先区域。这些优先区大致分为3个片区且集中分布在边境线附近，反映出了跨境保护的必要性以及建立跨境保护区的潜力。此外，还对部分类群或重点关注物种做了分布和保护的研究。本项目的研究丰富了保护和恢复优先区评估的方法，可以为国家生态保护和恢复的决策规划提供更多的参考和选择。