科学家通过许多指标衡量生物多样性荣耀2平台

By admin

2021-08-06 10:45:58

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如何衡量生物多样性

生物多样性是一个变形术语,已被以多种方式使用。CBD 采取了广泛的方法,将其定义为“所有来源的生物体之间的可变性”。它说,这包括“物种内、物种之间和生态系统的多样性”。


“每个人都可以接受这样的定义,”英国约克大学的生态学家 Chris Thomas 说。“这意味着不同的人可以选择包含在这个包罗万象的定义中的不同方面,几乎可以找到他们想要的任何趋势。”


科学家通过许多指标衡量生物多样性,但最常见的是物种丰富度:该地区物种数量的简单计数。他们还检查不同生物的相对丰度——一种称为物种均匀度的指标——并跟踪物种的身份以了解“群落组成”。更复杂的是,科学家有时会统计生物量而不是物种丰富度,尤其是在昆虫方面。


使用这些措施,世界正在失去生物多样性的最明确信号来自物种簿记员国际自然保护联盟。研究发现,目前全球有 26% 的哺乳动物、14% 的鸟类和 41% 的两栖动物受到威胁。其他组的可用数据不足,例如大多数植物和真菌。过去几个世纪的灭绝率远高于人类开始改造地球之前的水平;一些估计表明,目前的比率是背景水平的 1,000 倍。一项计算估计,如果高速率持续下去,那么在 14,000 年内,我们可能会进入第六次大灭绝——这一事件类似于 6500 万年前地球上大约四分之三的物种灭绝,包括恐龙4. 对于最濒危的物种,丧钟可能会在几十年内敲响。


更多坏消息来自联合国支持的生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)——该组织发布了 2019 年的报告,警告称约有 100 万种物种面临灭绝威胁。报告还发现,由于人类活动,当地陆地生态系统中本地物种的丰度平均下降了 20% 左右。


Vellend 最终于 2013 年在美国国家科学院院刊上发表了这项研究6。


他的结论很快得到了 Dornelas 和她的同事、圣安德鲁斯大学生态学家 Anne Magurran 的支持,他们自 2010 年以来一直在编译一个名为 BioTIME 的生物多样性实地研究数据库。该数据库现在有超过 1200 万条记录来自世界各地 600,000 个地点的约 50,000 个物种。


在对全球 100 个野外地点进行的一项研究中,多内拉斯和她的同事曾预计会发现物种丰富度和丰度下降,但数据显示并非如此。许多地点的生物多样性正在下降,但同样比例的地方正在改善。大约 20% 没有随着时间的推移而发生变化。总体而言,没有明显的趋势7。


起初,研究人员并不相信这些结果,因此他们通过多种方式重新分析了数据,最终在 2014 年发表了研究结果。


“这是巨大的震惊。这是怎么回事?” 没有参与这项研究的佩雷拉说。


多内拉斯说反应不一。有些人担心结果可能会被误解为表明生物多样性一切正常。其他人走得更远。“有些人质疑我们的诚信,这是我所冒犯的,因为作为一名有道德的科学家是我工作的核心,”她说。“但其他人联系我们说,'哦,有趣,这与我的经历相符。'”


从那时起,许多关于海洋、河流和昆虫生物多样性的研究——几乎任何你能想到的分组或生物群落——都发现没有明显的下降趋势。但这并不意味着生态系统保持静止。Dornelas 和她的同事继续挖掘 BioTime 数据库,并发现地球8上几乎所有地方的当地社区的物种组合都在迅速变化(参见“生活中的生活”)。她说,随着一些居民的消失,殖民者迁入并增加了物种的丰富度,因此“平均生态系统”显示出物种数量没有变化甚至增加,她通常对平均数提出警告9。


“物种目前正在演奏音乐椅,”多内拉斯说。


这可以在孤立的岛屿上最清楚地看到,世界上 95% 的物种灭绝都发生在那里。以新西兰为例,在不到 800 年前,在人类首次定居之前,那里没有哺乳动物捕食者。从那时起,新西兰近一半的特有鸟类已经灭绝。


但是,尽管物种灭绝,新西兰的生物多样性(以物种丰富度衡量)随着时间的推移而有所改善,维伦德说。大陆鸟类取代了失去的地方性鸟类。植物生物多样性表现良好;不到 10 种本地物种已经灭绝,岛上现在有 4,000 种植物,而在人类定居之前有 2,000 种。并且有超过两打新的陆地哺乳动物。


多内拉斯说,教训是物种丰富度或丰度数字可能无法说明全部情况。相反,科学家需要知道一个群落中所有物种的身份,并追踪它们的相对丰度。这将使他们能够了解哪些物种正在减少,哪些可以成为保护目标。


大陆上的情况类似,只是完全灭绝的情况较少。在过去的 140 年里,丹麦有 50 种植物物种的丰度和分布范围有所下降,但 236 种植物的栖息地有所扩大。大多数人保持稳定10 . 科学家们自 1980 年以来对欧洲鸟类的研究发现,175 种鸟类正在减少,而 203 种正在增加11。稀有鸟类的表现要好于更常见的物种,例如家麻雀(Passerdomesticus)。梁和他的同事对北美和欧洲的脊椎动物进行的一项研究发现,虽然两栖动物正在全面减少,但其他分类群的赢家和输家大致相同12。


甚至珊瑚似乎也表现出相同的模式:在 1981 年至 2013 年之间,加勒比海和印度太平洋地区的 26 个属变得更加丰富,而 31 个属减少了13。


加州大学圣地亚哥分校的生态学家丹·格林伯格说,随着研究的不断增多,科学家们越来越接受说生物多样性并未随处可见和所有分类群都在下降。“潮流正在转变,”他说,“但该领域正在努力解决如何将其转化为公众受众,或者这在社会后果方面意味着什么。”


德国奥尔登堡大学的生态学家 Helmut Hillebrand 强调,这并不意味着不存在生物多样性危机。一些科学家担心异常高的更替率以及某些种群的不稳定信号本身可能预示着生态崩溃。人类正在将物种带入新的环境,导致殖民化。气候变化促使喜欢温暖的物种扩展到新的区域,而适应寒冷的物种正在失败。此外,生长迅速且对居住地不太讲究的通才物种正在人类改造的景观中繁衍生息。


格林伯格说,需要高度特定环境或分散性差的专家很容易被孤立,这增加了他们的灭绝风险。举个例子:两栖动物。“如果那个环境发生了一些变化,你真的不能很容易地跳到另一个站点,”他说

另一份引起广泛关注的生物多样性报告来自保护组织 WWF 和伦敦动物学会等组织。每年,他们都会制作地球生命力指数,该指数收集了 4,806 种脊椎动物的 27,695 个种群的数据。去年,该报告指出,鸟类、哺乳动物、鱼类、两栖动物和爬行动物的种群规模在 1970 年至 2016 年间平均下降了 68%。


一些研究人员担心这样的平均数字会隐藏很多细微差别,因为许多人可能错误地认为平均值适用于大多数物种。多内拉斯喜欢通过指出“普通人”只有一个乳房和一个睾丸,并且并不存在来说明危险。


去年,蒙特利尔麦吉尔大学的生物学家 Brian Leung 和他的同事重新分析了 2018 年的地球生命力指数数据,发现少数人口正在灾难性地下降,大大拉低了平均值。如果从计算中剔除这些异常值,则该指数中 98.6% 的总体将保持稳定或缓慢增加或减少5。“我们并不是说没有问题,”梁说,他强调下降仍然很糟糕。“但在使用这些真正广泛的全球指标时应该谨慎,即使它们是非常有力的陈述。但它们可以掩盖很多变化,并受到极端异常值的驱动。”


当科学家们谈论世界进入第六次大灭绝时,有时会忘记时间尺度。过去地球历史时期的灭绝率是每百万年计算的,目前,研究人员看到脊椎动物物种以每世纪约 1% 的速度消失,其中大部分发生在岛屿上。


德国综合生物多样性研究中心的保护生物学家、IPBES 专家组的联合主席 Henrique Pereira 说,目前很明显存在生物多样性危机,尽管速度不确定。“这并不意味着没有下降。这意味着如果出现下降,它比我们想象的要小得多。”


那么第六次大灭绝正在发生吗?“好吧,还没有,如果你想要我对它的科学评估。但它会开始吗?是的,也许开始了,”佩雷拉说。


困难的消息

2012 年,Vellend 和他的同事决定通过查看世界各地的一组单独的野外站点来了解植物生物多样性的情况。他们汇编了超过 16,000 项研究,其中科学家对植物进行了至少 5 年的监测,发现只有 8% 的研究指出物种总数大幅下降。大多数地块显示生物多样性没有变化,下降幅度较小,甚至有所增加6。


这项研究被《自然》拒绝了,一位评论家担心记者会混淆结果,给人一种生物多样性没有问题的错误印象。一个自然的发言人说,同行评议过程是保密的,并且编辑决定不受潜在的媒体报道方面的考虑。


人员流动可能导致遥远的社区越来越相似——这一过程被称为同质化,已在特定地区和分类群中得到记录。2015 年,里斯本大学的生物地理学家 César Capinha 和他的同事发现,由于人类的旅行和贸易,远至弗吉尼亚、新西兰和南非的温带地区的蜗牛种群具有共同的物种14。同样,在丹麦的植物研究中,科学家们发现植物群落越来越像彼此,并由通才主导。科学家们担心这样的景观可能无法适应环境变化。


Dornelas 敦促在解释迄今为止看到的变化时要谨慎。目前还没有关于同质化的强有力的全球研究来了解这种情况发生的程度。而且栖息地破碎化程度也有所增加,这可以抵消这一过程。“我们通常不会同时谈论这两个问题,”Dornelas 说。“我现在学会了在看到数据显示之前不要假设我知道发生了什么。”


托马斯说,科学家们还观察到殖民者与居民混合以迅速形成新的杂交物种的情况,尤其是在植物中。但尚不清楚这些杂种会持续多久,大多数其他群体通常需要一百万年左右才能形成新物种。加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家 Dolph Schluter 说,今天的许多野兽可能会在这个过程赶上之前灭绝。“我们将失去很多古人。短期内任何进化都无法取代它们,”Schluter 说。


密切关注生活

由于数据差距,全球生物多样性研究存在重大偏差。大多数物种记录来自欧洲和北美;来自热带地区的数据很少,热带雨林仅占地球表面的 7%,就容纳了一半的物种。即使在地球上监控最丰富的地方,比如欧洲,数据也是零散的。“我们正在努力阅读这本书,但我们只有几封信,”佩雷拉说。


Pereira 和他的同事正在欧洲设计一个名为 EuropaBON 的自上而下的监控网络,可以添加更多字母,甚至句子。该项目已收到欧盟委员会提供的 300 万(350 万美元)资金,并于去年 12 月启动。Pereira 和 EuropaBON 的科学协调员兼德国哈雷-维滕贝格马丁路德大学的环保主义者 Jessica Junker 组建了一个由 350 名国家保护机构、非政府组织、科学家和政府官员组成的社区。Pereira 说,首要目标之一是创建一个地图,以识别数据差距以及要跟踪的指标列表。在最初的三年阶段结束时,EuropaBON 旨在为监测网络建立一个协调中心。


随着时间的推移,它必须是可复制和维护的。Dornelas 说,缺乏资金阻碍了该项目的全球版本,称为 GEO BON,EuropaBON 正是基于该项目。为了控制成本,EuropaBON 打算使用现有的长期监测站点。在存在数据缺口的地方,科学家们将使用传感器、气象雷达和无人机等技术或公民志愿者开展新的跟踪工作,他们已经在欧洲进行了 80% 的生物多样性监测。


EuropaBON 还将使用土地覆盖、植被生长和其他当地生物多样性指标的卫星数据。数据流将与建模相结合,随着时间的推移和整个欧洲生成无缝的生物多样性数据。Pereira 说,计划是该项目的数据将帮助欧盟委员会决定资助哪些研究来资助欧洲大陆的生物多样性。在 5 月份为 EuropaBON 举行的利益相关者会议上,欧盟委员会自然资本主管温贝托·德尔加多·罗萨 (Humberto Delgado Rosa) 表示,欧盟希望“在国际上实现生物多样性的巨大飞跃,就像它在巴黎的气候问题上所做的那样”。Rosa 说,EuropaBON 应该帮助欧洲履行其报告其生物多样性的国际承诺。


“这个新的全球生物多样性框架需要量化、可衡量,”他说。“简而言之,我们需要知识。”


同时也是 EuropaBON 成员的 Dornelas 表示,她希望将这一计划扩展到全球。加拿大正在探索一个名为 CanBON 的国家版本。但就目前而言,在世界上较贫穷的地区,监测仍然很少,地球上大部分生物多样性仍然存在。


“欧洲是地球上监测最好的地区之一,而我们真正、真正缺失的数据来自世界其他地区,”她说。“但我想我们必须从某个地方开始。”

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