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解锁自然的力量 | 提升生物多样性
碳汇资讯专业号 | 2021-1-12

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摄影:Steven David Johnson

生物多样性是人类生存之本,是地球生命支持系统的核心组成部分,为人类提供了生活资源和生存环境。然而,随着人口的迅速增长和人类活动的加剧,生物多样性受到了严重的威胁,正以前所未有的速度丧失,成为当今世界性环境问题之一。本期解锁自然的力量系列长文将重点解读:基于自然的解决方案 (Nature-based Solutions, NbS) 在提升生物多样性方面的作用。

全球生物多样性危机

丰富多样的生物,是地球经过几十亿年演变进化的结果,也是人类文明发展的基础。自然对人类的贡献至关重要,大多数不能被完全替代,有些甚至是不可替代的。例如,全球有20多亿人依赖木材燃料来满足其初级能源需求,约40亿人的健康保健主要依赖天然药物,用于治疗癌症的药物中约70%是天然药物或源于自然的合成药品。全球75%以上的粮食作物类型依靠动物传粉。海洋和陆地生态系统每年的固碳总量相当于全球人为碳排放量的约60%(IPBES,2019)。

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摄影:Robert Clark

但近几个世纪以来,生物多样性正以前所未有的速度丧失

从遗传多样性层面,在全球范围内,本地栽培植物和驯化动物种类和品种正在消失,农业系统对害虫、病原体和气候变化等威胁的抵御能力正在丧失。到2016年,在用于粮食和农业的6190种驯养哺乳动物中,有559种(占9%以上)已经灭绝,至少还有1000多种受到威胁(IPBES,2019)。

从物种多样性层面,目前全球42%的陆地无脊椎动物、34%的淡水无脊椎动物和25%的海洋无脊椎动物被认为濒临灭绝。1970至2014年期间,全球脊椎动物物种种群丰度平均下降了60%(UNEP,2019)。

从生态系统多样性层面,自然生态系统范围和健康状况的全球指标与基线相比平均下降了47%(IPBES,2019)。2010年以来全球森林面积每年减少470万hm2(FAO,2020)。从1970年到2015年,全球湿地范围趋势指数平均下降35%(生物多样性公约秘书处,2020)。

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导致生物多样性下降的直接和间接驱动因素 | IPBES,2019

人类对土地和海洋的利用方式改变、直接利用生物体、气候变化、污染以及外来入侵物种被认为是全球影响自然变化最大的直接驱动因素(按影响程度排列,详见上图)。对陆地和淡水生态系统而言,1970年以来土地用途改变是对自然的相对负面影响最大的直接驱动因素,农业扩张、不断加速的城镇化进程以及基础设施扩建,在大多数情况下以牺牲森林、湿地和草原为代价。而气候变化正日益加剧其他驱动因素对自然和人类福祉的影响(IPBES,2019)。

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摄影:Gabe R. DeWitt

生物多样性、生态系统功能以及自然对人类的许多贡献持续下降,按照目前的轨迹,大多数国际社会和环境目标将无法实现,例如爱知生物多样性目标和《2030年可持续发展议程》的目标。2020年,联合国发布了第五版《全球生物多样性展望》报告,系统评估了爱知生物多样性目标所取得的进展。在全球层面,20个目标没有一个完全实现,只有6个部分实现(详见下图)。报告指出,2010-2020年间全球试图落实爱知2020年生物多样性保护目标的努力或已全面失败。同时,生物多样性和生态系统的持续恶化,将有损80%(44项中的35项)可持续发展目标的实现,这些目标与贫穷、饥饿、健康、水、城市、气候、海洋和土地等有关(生物多样性公约秘书处,2020)。

注:爱知生物多样性目标,2010年在日本爱知县举行的《生物多样性公约》(CBD)第十次缔约方大会上,由成员国共同通过的联合国生物多样性2020目标,共包括4个战略目标, 20个具体目标和60项具体要素。

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爱知生物多样性目标及其所含要素的进展情况 | 改编自生物多样性公约秘书处,2020

中国的生物多样性保护

中国地域辽阔,自然资源丰富,错综的地理条件和气候因素,形成了复杂多样的自然生态系统类型,是世界上生物多样性最为丰富的国家之一(薛达元和张渊媛,2019)。中国拥有全球高等植物总数的10%,居世界第三位,是北半球植物种类最丰富的国家(高吉喜等,2018)。据2015年发布的《中国生物多样性红色名录》,中国共记录有陆生脊椎动物2914种,哺乳动物种数为世界第一,也是鸟类最为丰富的国家之一。从遗传多样性角度,中国生物遗传资源丰富,是水稻、大豆等重要农作物的起源地,也是野生和栽培果树的主要起源中心(银森录和李俊生,2019)。

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黄河源 | 摄影:李全举

中国高度重视生物多样性保护,是最早加入CBD的缔约方之一。中国已经建立了以自然保护区为主体,风景名胜区、森林公园、湿地公园、水产种质资源保护区、海洋特别保护区等组成的自然保护地体系,正在积极推进以国家公园为主体的自然保护地体系改革,同时实施了如“天然林资源保护”、“退耕还林还草”、“野生动植物保护及自然保护区建设”等一系列重大生态工程,提前实现爱知目标提出的到2020年达到17%的目标。

然而,中国生物多样性退化的总体趋势尚未得到根本遏制。《2019中国生态环境状况公报》显示,在我国34450种已知高等植物中,需要重点关注和保护的高等植物10102种,占评估物种总数的29.3%,近危等级2723种。4357种已知脊椎动物(除海洋鱼类)、9302种已知大型真菌中,需要重点关注和保护的脊椎动物2471种、大型真菌6538种,分别占评估物种总数的56.7%、70.3%(生态环境部,2020)。动植物栖息地丧失和碎片化,外来物种入侵危害、资源过度利用与干扰等问题仍然存在。

NbS推动生物多样性保护主流化

目前即便是生物多样性保护和生态修复的范围和规模都在大幅增加,但自然资源的持续退化仍然为生物多样性和人类福祉带来负面影响。

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图片来源:© iStock

通过在生物多样性保护目标与可持续发展目标之间搭建桥梁,NbS可以有效扭转其持续衰退的趋势。NbS将生物多样性的价值带入到那些更关注经济发展、基础设施建设、人类健康与福祉以及气候变化等问题的政策制定者的视野当中,使他们认识到生物多样性能够为实现这些目标所做出的贡献,从而使生物多样性保护在政府的各个层级和各个领域中的主流化成为可能,并带来额外的资源与资金,为推动生物多样性的保护、恢复和可持续利用提供了一个变革性的、可以动员全社会力量的手段。

不同类型NbS助力提升生物多样性

尽管NbS的出发点是应对人类社会挑战,但其本质仍然是通过保护、恢复和可持续的管理生物多样性和生态系统,持续的产生能够为人类社会提供的各种生态系统服务和价值。能够同时为人类福祉和生物多样性提供效益的方法才能称之为NbS。可以说,保护生物多样性是NbS的前提基础。目前国际上不同机构对于NbS的定义,都把生物多样性保护作为其基本内容和目标。在IUCN新近发布的NbS全球标准中,也明确指出:NbS要确保对生物多样性的保护和提升,应为生物多样性和生态系统完整性带来净收益(IUCN,2020)

生物多样性高的健康生态系统是产生重要生态系统服务和提升气候适应能力的前提基础,也是使NbS能够成功应对社会、经济和环境挑战的关键。大量研究表明,较高的生物多样性能丰富群落组成、生态过程和功能以及遗传与谱系结构,对提升生态系统的稳定性和恢复能力具有重要作用。例如,生物多样性更强的森林有助于提供更广泛的生态系统服务(Gamfeldt et al.,2013)。要想确保生态系统能够最大化的提供服务和惠益,在设计和实施NbS措施时就必须将生物多样性纳入考量,不能因为其他优先目标而牺牲生物多样性要素(Naumann et al.,2020)。

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摄影:唐凌

不同的NbS对于支持生物多样性保护的程度也各不相同,这也会反过来影响到NbS措施本身的韧性,即它们抵抗外界扰动以及受到干扰后恢复常态以持续供给生态系统服务的能力。那些保护和恢复自然生态系统,利用多样化本土物种的NbS措施在提供气候变化减缓和适应服务中扮演着重要的角色,同时也能够提供其他的生态系统文化服务。与之相比,那些不够遵从生态原则和支持生物多样性的NbS措施,例如大规模种植外来单一树种,从长时间尺度看对于外界环境变化更为脆弱,并且可能需要在不同的生态系统服务之间做出权衡,甚至在不良规划时还会取代天然林和农田,对生物多样性产生不利影响(IPBES,2019)。当前在气候政策中过于狭窄的强调以造林为主的NbS措施,对于长期的碳汇、人类适应以及生物多样性保护都可能有一定的风险。与种植外来树种的速生林相比,重视多样性和完整性高的自然生态系统才更能够帮助各个国家实现巴黎协定的目标和其它可持续发展目标(Seddone et al.,2020)。

保护自然生态系统完整性

对现有健康完整的自然生态系统进行保护使其不受损害,进而充分利用其提供的各种生态系统服务来解决社会挑战是NbS最核心、投入产出比最高的措施

通过全球尺度的空间分析,揭示了陆域生物多样性保护与气候变化减缓之间的高度协同潜力。在设定保护30%全球陆地面积的目标前提下,同时考虑生物多样性价值和碳存储的筛选标准识别出的优先区域可以使88%的物种降���灭绝风险,同时将5000亿吨碳储存在生态系统中,代表了80%的最大碳效益(只考虑碳存储)和95%的最大生物多样性收益(只考虑生物多样性价值)(下图)。

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基于不同筛选标准的全球保护优先区域(上:同时考虑生物多样性保护和碳存储;下左:只考虑碳存储;下右:只考虑生物多样性价值)| 改自:De Lamo et al., 2020

中国的生态保护红线制度被认为是将维护生物多样性、减缓气候变化以及实现其他可持续的土地利用在空间规划中深度协同,有效保护自然生态系统完整性与连通性的NbS创新,能够为世界各国尤其是一带一路国家提供经验借鉴(Schmidt-Traub,2020)。2019年,中国提出的“划定生态保护红线,减缓和适应气候变化”成功入选联合国气候行动峰会“基于自然的解决方案”全球15个精品案例。

修复退化生态系统

土地退化在2010年已造成全球34%生物多样性丧失,预计到2050年这一比例将高达38-46%(Van der Esch,2017)。遏制土地退化和恢复已退化土地对保障人类必需的生物多样性、生态系统服务及人类福祉至关重要。

2019年,联合国宣布“2012-2030联合国生态系统恢复十年”倡议,计划将恢复生态系统定义为重要的NbS,旨在扩大对退化和破坏生态系统的恢复,以此作为应对气候危机、加强粮食安全、保护水资源和生物多样性的有效措施1。

2016 年起,中国启动了“山水林田湖草”生态修复实践,2020年8月由自然资源部牵头联合财政部和生态环境部共同发布的《山水林田湖草生态修复工程指南》充分参考了NbS的新理念和新方法,充分体现了NbS的全球标准,引领生态保护修复工程回归初心,依靠自然寻找方案(罗明等,2020),为中国生态保护修复工程实践提供指引,也可为实现联合国“2021-2030生态系统恢复十年计划”提供中国智慧与经验。

1 生态系统修复十年战略将“生态系统修复”的范围定义为“包括有助于保护和修复受损生态系统的一系列广泛做法和目标生态系统条件”。详见:https://www.decadeonrestoration.org/resources

可持续管理生产性土地

研究证实,在生产性土地(农田、牧场、木材生产用林地等)上开展生物多样性友好型的管理,例如混农林业、混牧林业、多样化种植、可持续森林管理等等,可以在保护生物多样性的同时提升栖息地连通性使生产性土地成为保护地体系的有益补充,并增强其气候适应能力,也可以使经济生产更为可持续(Kremen & Merenlender, 2018)。

2019年发布的《世界粮食和农业生物多样性状况》报告强调,各国对采取生物多样性友好型实践和方法的兴趣在增加,在报告调研的91个国家中,80%的国家表示采取了一种或多种生物多样性友好型实践和方法(FAO,2019)。

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摄影:Nick Hall

中国是世界农业用地面积最大的国家, 同时也是全球生物多样性最丰富的国家之一。尽管已经建立了覆盖国土面积18%的自然保护地,但对分布在东部和南部经济发达、人口稠密地区的大多数生物多样性保护不足,而这些区域与生物多样性重叠度高的栖息地主要是农田。Li et al.(2020)研究发现,农田在我国是重要的鸟类适宜栖息地,农田等生产性土地对于生物多样性保护目标具有重大意义,保护农田生物多样性在很大程度上可以弥补自然保护地的空缺

■  NbS农田生物多样性案例:

“候鸟归家”——美国加州水鸟共享稻田

美国的加利福尼亚州地处“太平洋候鸟迁飞路线(Pacific Flyway)”的关键节点,每年有数以百万计的迁徙水鸟,如鹬和鸻,在由阿拉斯加和加拿大的夏季繁殖地迁飞到中南美洲冬栖地的途中,会在加州中央山谷(Central Valley)的湿地和森林中停歇,并为接下来的长途飞行补充所需能量。它们的停驻为这里的土壤,包括农田,带来了丰富的营养,并通过成为食物链中的一环在当地的生态系统中发挥着重要功能。同时,形态各异的鸟类通过观鸟和狩猎为这里带来了数十亿美元的经济收入。

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加利福尼亚科鲁沙稻田里成群的黑腹滨鹬 | 摄影:Drew Kelly

加州的湿地曾经每年冬季可以容纳4000-8000万只水鸟。然后随着 20 世纪农田、水坝、房屋和道路的发展,超过 95% 的天然湿地已经消失,也威胁了野生生物的生存。尽管如此,加州目前仍然保有世界上最大规模的冬季迁徙水鸟群体,为60%雁鸭类物种和30%迁飞候鸟提供着栖息地。但随着城市、农田和道路的进一步扩张,水鸟们仅存的家园危在旦夕。

在过去数十年中,TNC与合作伙伴一起为美国农业部“农场法案”资助下的农田开展水鸟栖息地提升项目,帮助农民进行“候鸟友好”的稻田管理实践。为了加速这一进程并扩大规模,2014年,TNC启动了“候鸟归家项目(BirdReturns)”,在加州中部的萨克拉门托山谷跟农民合作,首次利用私营资金激励农民采取环境友好的耕作措施。通过对冬季稻田进行水位管理,帮助从阿拉斯加迁徙至南美巴塔哥尼亚的候鸟们与农民共享稻田作为临时湿地栖息地,来顺利完成它们一年一度的迁徙。

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日落时,候鸟涌向萨克拉门托山谷的湿地项目所在地 | 摄影:Drew Kelly

萨克拉门托山谷拥有一片完美平整的稻田,这里的稻米产量相当高,仅次于产量第一的密西西比河三角洲。农民通常要从每年的4月一直耕作到8月或10月。在此期间,乃至在稻子收割后,农民都会往田里灌水,使得稻田变成了临时的“湿地”。如果按照传统保护方式购买下这块土地并将其恢复为湿地,需要花费高达1.5亿美元的购买费用和大概2500万美元的修复费用,以及每年至少10万美元的维护费用。而实际上,鸟类只在特定的时间段需要将其作为栖息地以满足它们迁徙的需要,并不需要购买土地全年的时间。在这种情况下,TNC创新性地提出了鸟类与农民共享稻田的做法

TNC首先与康奈尔鸟类实验室和PointBlue保护科学组织合作,应用康奈尔鸟类实验室的eBird项目采集的来自全国观鸟人士的鸟类实地观测数据,通过计算机模型来进行分析,并和陆地卫星以及NASA的Terra和Aqua卫星的中分辨率成像光谱仪所得的卫星遥感影像相结合。依靠这些模型,能够了解鸟类在春秋两季迁徙途中位于中央山谷的聚集区域,同时估算出迁徙的候鸟数量,帮助项目识别可供候鸟觅食的关键地点

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加州稻田里的沙丘鹤 | 摄影:Drew Kelly

确定关键栖息地后,TNC便与加州水稻委员会一起,邀请当地农民提交租借稻田的出价标书,时间可以为4周、6周或8周。加州中部谷地的稻农会在收割后灌溉稻田软化残株,以便来年清除。农民通过反向拍卖,向TNC出价,给出每英亩稻田浅浸的价格。项目团队进行比价,并与模型得到的栖息地优先程度进行比对后作出选择,向农民支付浅浸农地的费用。

自2014年以来,TNC已从当地农民那收到了超过450份投标,并为鸟类创造了4万多英亩的短期栖息地。通过增加田中的水量,或是放慢排水的速度,萨克拉门托山谷可以成为一个“棋盘式”的人工湿地,可以为候鸟们创造更多不同类型的栖息地。2014年春天,团队对参与农地以及无水的管控农地进行了调查。他们发现,超过50种不同种类的18万多候鸟使用了10000英亩的临时湿地,这是旱田上鸟类数量的30倍。

通过这种做法,TNC成功为迁徙鸟类提供了临时栖息地,为此支付的价格却不高。研究显示,按照平均出价来算,估计该项目每年最高花费在140万美元左右,而实际支出仍远远低于这一数字。这种做法得到了当地农民的高度认可。一方面,在不对农耕带来负面影响的情况下,农民获得了一些额外收入;另一方面,这个项目也赋予了农民成就感,他们切身感到通过自身的参与改善了环境,而且促使当地的稻业获得了长足的发展

结语

NbS为2020后全球生物多样性框架提供了一个新思路和方法,将生物多样性保护目标与2030年可持续发展议程、2℃气候目标、土地退化零增长等全球重大议题协同起来,使生物多样性可以被更广泛的群体所认知,并纳入到社会经济发展不同领域不同部门的决策过程中,以此动员更多的金融、商业以及社会力量投入到生物多样性保护、应对气候变化与实现可持续发展目标的行动中。自然正受到威胁,但它也极具弹性,NbS可有效提升生物多样性,助力自然重新焕发生机。

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