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何春阳教授等发现全球旱区城市扩展过程对自然生境的间接影响远大于直接影响

发布日期:2022-07-29   |  浏览次数:

学部何春阳教授团队发现全球旱区城市扩展过程对自然生境的间接影响远大于直接影响。2022年7月25日,《自然-可持续》(Nature Sustainability)杂志在线发表这一研究成果。

涵盖全球40%土地和30%以上人口的旱区生态环境脆弱,人地关系紧张,气候变化敏感,全球可持续发展的关键区域之一过去几十年,全球旱区经历了快速的城市扩展过程。有效评估旱区城市扩展过程对自然生境的影响具有重要科学意义。然而,已有研究主要从直接影响角度评估全球旱区城市扩展过程对自然生境的影响,没有同时考虑城市扩展过程的直接和间接影响。针对这一问题威斯尼斯人2299cc国际官网何春阳教授团队与青海省人民政府--北京师范大学高原科学与可持续发展研究院延边大学地理与海洋科学学院和美国得克萨斯农工大学地球科学学院等单位合作利用生境质量指数模型在全区、生物群区和生态区等多个尺度系统评估城市扩展过程对自然生境的影响

研究表明全球旱区1992 - 2016年经历了快速的城市扩展过程。城市面积从1992年的9.46万km2增加到2016年的23.04万km2,增长了13.58万km2,年均增长率为3.78%,是全球同期城市面积年均增长率的1.09倍。城市面积占比从1992年的0.16%增加到2016年的0.38%,增加了0.22%。其中,干燥型亚湿润区的城市扩展速度最快。该区域城市面积占比增加了0.35%,是全球旱区城市面积占比增加值的1.6倍。各生物群区中,红树林群区城市扩展速度最快。该群区城市面积占比增加了1.8%,约为旱区平均城市扩展速度的8倍。红树林群区中,印度河三角洲-阿拉伯海红树林生态区城市扩展速度最快(图1)。


20210330-城市扩展情况

图1 全球旱区1992-2016年城市扩展过程

(a)全球旱区  (b)各生物群区  (c)红树林群区各生态区

研究发现全球旱区城市扩展过程导致自然生境质量下降。全球旱区1992-2016年城市扩展过程导致平均生境质量从0.3981下降到0.3951,下降了0.76%。干燥型亚湿润区城市扩展过程对自然生境的影响最严重。该区域城市扩展过程导致生境质量损失0.93%,是全球旱区生境质量平均损失的1.22倍。各生物群区中,红树林群区城市扩展过程对自然生境的影响最严重。红树林群区城市扩展过程导致自然生境损失5.5%,是全球旱区生境质量平均损失的6.6倍。研究还识别了8个城市扩展过程影响自然生境的热点地区。在这些热点地区,城市扩展过程导致生境质量平均损失6.8%,是全球旱区生境质量平均损失的9倍(图2)。

图2 全球旱区1992-2016年城市扩展过程对自然生境的影响

(a)全球旱区  (b)各类型旱区  (c生物群区

研究揭示全球旱区城市扩展过程对自然生境的间接影响远大于直接影响。全球旱区城市扩展过程导致生境质量间接损失0.71%,直接损失0.05%间接影响是直接影响的近14倍。在不同类型旱区,城市扩展过程导致生境质量间接损失0.24% - 0.81%,直接损失0.02% - 0.07%间接影响是直接影响的10 - 17倍。在各生物群区中,城市扩展过程对自然生境的间接影响也都大于直接影响。其中,热带亚热带针叶林群区直接影响和间接影响的差距最大间接影响是直接影响的42倍。在各热点地区,城市扩展过程平均导致生境质量间接损失6.26%直接损失0.55%,间接影响是直接影响的12(图3)。

图3 全球城市扩展过程对自然生境的直接和间接影响

(a)全球旱区  (b)生物群区  (c)热点地区

研究认为城市扩展过程引起的生境质量损失会降低自然生境为生物提供生存空间的能力,进而对濒危物种产生影响。尽管全球旱区城市扩展过程导致的生境质量损失较小(0.78%),但是它影响了全球近60%的濒危物种。由于间接影响远大于直接影响,该研究重点关注城市扩展过程对濒危物种的间接影响。研究发现,全球旱区城市扩展过程间接影响了1463种濒危物种,占全球濒危物种总数的53%。在不同类型旱区中,极端干旱区城市扩展过程对濒危物种的间接影响最大(58%)。在热点地区中,城市扩展过程间接影响了68%的濒危物种。其中,城市扩展过程对地中海北岸热点地区的濒危物种间接影响最严重,达82%。从物种类型看,热点地区城市扩展过程对濒危哺乳动物的间接影响最严重。热点地区城市扩展间接影响了117种濒危哺乳动物,占濒危哺乳动物总数的90%(图4)。因此,研究建议关注城市扩展过程对自然生境和生物多样性的间接影响,通过合理的城市发展规划,提高城市土地利用效率,发展高密度城市,减少城市蔓延。同时还可以结合建立绿色隔离带等方式,减缓城市扩展过程的不利影响。

4 城市扩展过程对濒危物种的影响

(a)全球尺度  (b)群区尺度  (c)热点地区尺度 (d)热点地区城市扩展过程对不同类型濒危物种的影响

北京师范大学博士研究生任强为论文第一作者,何春阳教授为论文通讯作者。论文合作者还包括北京师范大学的史培军教授和黄庆旭副教授、延边大学张达博士以及美国得克萨斯农工大学Burak Güneralp教授。该研究主要由国家自然科学基金面上项目(编号:41971270&41971225)、国家自然科学基金青年科学基金项目(编号:41801184)和教育部-科技部(国家外国专家局)学科创新引智计划项目(编号:BP0820003)资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41893-022-00930-8