保护科学前沿研究重视克服单一学科的局限而向超越自然科学和社会科学跨学科交叉融合转型.基于世界自然保护联盟-世界保护区委员会(IUCN-WCPA)自然保护地管理有效性框架,从规划制定、执行和评估三个方面系统梳理了我国保护科学的研究进展,分析了保护自然科学和社会科学在研究内容、方法和视角等方面的差异,识别出潜在的跨学科综合研究领域.结果表明,我国保护自然科学与社会科学研究大多相互独立、缺乏融合协作,少有的跨学科研究在整体性、系统性、兼容性、深入性和规范性上有待提高.自然科学家在介入社会科学研究时缺乏对现实制度的科学理解,所提出的保护政策和行动建议偏向理想主义,阻碍保护科学跨学科知识生产;社会科学家则缺乏自然科学方法和数据的知识积累,所提出的政策和行动建议脱离事实和证据,偏向主观主义,不利于保护科学知识进步.为此,构建了基于自然保护地适应性管理逻辑下的保护科学跨学科整合框架,以推动保护科学共同话语的形成,实现社会与生态的耦合协调发展.

生物多样性持续丧失已成为全球最严重的环境挑战之一,未来7年对遏制和扭转生物多样性丧失至关重要.《生物多样性公约》机制下《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》(简称《昆蒙框架》)的达成为全球生物多样性治理带来了新的希望,为遏制和扭转生物多样性丧失提供了解决途径.作为《昆蒙框架》的核心目标,"3030"目标在国际社会广泛行动和大量科学成果的支持下应运而生.本文从全球发展趋势和国际政策推动两个层面梳理了"3030"目标的由来和发展进程,分析了其数字目标、空间范围、有效性和包容性管理等关键要素,保护地的全球目标从10％逐渐增加到30％,尽管仍未满足科学界的期望,但促进了全球保护地网络的发展.其他有效的区域保护措施(other effective area-based conservation measures,OECM)、提高保护地质量、利益攸关方参与等,均可大幅增加对陆地和海洋的保护.结合已有国际进程和科研成果,探索分析了"3030"目标的实现路径,包括强有力的国际政策引导、坚定有效的资金保障、深入严谨的科学研究基础、负责任的国家行动以及广泛包容的参与和协作.距离目标完成时限已不足7年,我们识别了实现目标尚存的诸多问题和阻碍,并提出建议,包括更加注重提升保护地质量;克服保护地调查数据的空缺和有限的监测手段;提高对海洋保护地的认识,突破局限;探索包容性管理模式,以及全球目标在国家尺度的规划和统筹等."3030"目标不仅是一项政治驱动的目标,其研究、磋商和实现过程,体现了科学、传统知识与国际政策体系相结合的新视角,反映了不断推陈出新的科学见解、社会价值观和全球挑战,促使人与自然,人与人之间关系的阶段性变化,有助于对保护地网络和其他保护空间的重新认识.

全球气候变化和人类活动影响对沿海生态系统造成了巨大压力,而建立海洋保护区网络被认为是应对这双重压力的重要手段.为了保护东海丰富的生物资源,我国自20世纪末已建立了多个保护区,但目前生物多样性以及连通性的研究不足以有效支撑东海生物多样性保护与可持续发展.为此,本研究选取了东海城洲岛国家级海洋公园(城洲岛)、深沪湾海底古森林遗迹国家级自然保护区(深沪湾)、湄洲岛国家级海洋公园(湄洲岛)、平潭综合实验区海坛湾国家级海洋公园(平潭岛)、洞头国家级海洋公园(洞头岛)和玉环国家级海洋公园(玉环)6个国家级海洋保护区,在保护区内近岸海域采集不同季节的eDNA样品并测量水环境参数,通过对鱼类群落组成分析预测保护区间的生物多样性及其潜在连通性.在采集到的71个样品中,共获得了5,069,193条序列,包括46,309个分子操作分类单元(molecular operational taxonomic units,MOTUs),其中保护区内共享MOTUs的丰度占比基本都超过40％.虽然不同保护区间环境参数存在显著差异,但是生物多样性指数和群落组成差异性检验显示不同保护区间鱼类组成不存在显著差异(P＞0.05),仅存在季节差异.高占比的共享MOTUs以及无显著空间分化的群落组成可能意味着这些保护区间存在较强的连通性,具备建立海洋保护区网络的潜力.对保护区生态网络结构的进一步分析表明,不同保护区的生态网络存在差异,洞头岛、玉环、深沪湾保护区的网络结构较为稳健,而湄洲岛和平潭岛保护区则相反,这表明不同保护区的保护效果存在一定差异,这可能与保护区的面积和管理有关.本研究不仅为东海近岸群落连通性研究提供了参考,同时也为东海保护区的管理和建设提供直接支撑.

协同生物多样性保护和生态系统服务功能维持对制定系统性保护规划具有重要意义.研究以青藏高原为研究区,应用Maxent模型模拟了重点植物的空间分布,结合世界保护联盟(IUCN)重点动物空间分布数据和生态系统服务空间分布,利用Zonation模型依次识别了基于单一因素的保护优先区以及集成生物多样性和生态系统服务的保护优先区,评估了青藏高原现有自然保护地对保护优先区、重要物种及生态系统服务的保护状况和保护空缺.结果表明:(1)青藏高原保护优先区保护价值呈现由东南向西北递减趋势,优先区主要分布在青藏高原东南缘喜马拉雅山地、雅鲁藏布江中游河谷及横断山区等区域,生物多样性保护优先区和生态系统服务保护优先区分布略有差异,存在43.2%的空间重叠;(2)在重要物种保护上,自然保护地对两栖动物的保护率最高,平均保护了 38.2%,哺乳动物次之(24%),爬行动物的保护率较低,仅为 10.2%.对生态系统服务功能覆盖率分别是 44.1%(防风固沙)、27.1%(水源涵养)、22.3%(土壤保持)、17.1%(碳固定)和 16.6%(洪水调蓄);(3)自然保护地对研究识别的保护优先区存在保护空缺,仅覆盖了 26.8%的集成保护优先区,Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级优先区保护空缺面积占青藏高原面积的 7.2%、6.9%和 7.7%.研究结果可为青藏高原以国家公园为主体的自然保护地体系优化提供科学依据与理论支撑.

中央政府已经推出了多项生物多样性保护政策,对全面提升生物多样性保护水平起到了良好的规范作用,但是关于生物多样性保护的内容规定相对宏观.对此,部分地方政府相继出台了各自的生物多样性保护政策.通过梳理40份地方生物多样性保护政策的文本内容发现:(1)各地政策的共同要素包括调查、监测、评估,优化保护空间,监督管理和保障措施;(2)部分省市的规定具有一定的特色,为生物多样性保护提供了具体的实施方案;(3)多数省市的政策还存在着调查、监测、评估避重就轻,保护与发展对立思路主导空间划定,监督管理措施相对单一,保障措施缺乏针对性和有效性.基于此,建议未来完善生物多样性保护政策时考虑:(1)建立有效的生物多样性调查、监测、评估机制;(2)生物资源保护空间划定融入可持续发展理念;(3)构建多元完善的生物多样性监督管理机制;(4)因地制宜建立完善保障措施.

联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)提出"30×30"目标,呼吁到2030年保护全球30％的陆地和海洋面积.目前自然保护地覆盖率不足、拓展空间有限、与其他土地类型兼容性有限,实现生物多样性全面有效保护的目标不能仅仅依靠自然保护地.然而,国际上提倡的"其他基于区域的有效保护措施"(other effective area-based conservation measures,OECMs)尚存较多局限,与我国实际情况的适配性不足,难以直接指导我国自然保护地体系外就地保护实践.中国需要尽快建立一套与当前自然保护地相互补充的、符合中国国情的就地保护体系.基于此,本研究提出"自然保护兼用地"(conservation compatible land,CCL)的概念——"由各类主体申请、各级政府依法确认,以保护和利用相兼容的管理方式,对高生物多样性地区进行长期、有效保护的陆域或水域",作为我国自然保护地外的就地保护措施.本研究对CCL的内涵、定位、特征进行初步界定,并从法律政策和管理实践方面论述其可行性.未来我国的国土空间布局应包含自然保护专用地(自然保护地和生态保护红线)、CCL(兼有生物多样性保护以及农林渔牧、文化、生活等其他使用功能)以及可持续利用地(其他生产与生活用地)三大类.CCL有助于整合我国现有的自然保护地体系外的保护措施,全面系统认识自然保护地外的就地保护措施的作用,梳理经验、推广实践、整合资源、扩大影响.未来可进一步形成多层次、多梯度、保护与利用统筹协调的全域土地利用空间格局,使每一寸中国国土都兼顾保护与发展功能.本研究旨在为中国自然保护地外的就地保护实践提供理论依据,并为全球"30×30"生物多样性保护目标贡献中国智慧与中国方案.

市域是自然保护地整合优化的具体实施单元,揭示市域自然保护区的时空格局演变特征和发展趋势对于全面建设中国特色自然保护地体系具有重要的现实意义.基于1975-2020年间隔5 a的10期中国自然保护区名录,通过标准差椭圆、探索性空间数据分析、空间Markov链等方法首次从市域尺度探讨了中国自然保护区的时空动态演变特征和发展趋势,并引入地学信息图谱构建其变化模式.结果表明:①中国市域自然保护区比例呈现先快速增长后逐步稳定的趋势,但整体仍以低值区为主.市域间自然保护区比例差异明显,逐步形成了"西高东低"的空间格局.重心整体表现为"东南-西北-东北"的迁移过程,重心移动距离和速度逐渐缩小.1990年以后,中国市域自然保护区比例始终呈现"东北-西南"向的空间分布格局.②市域自然保护区比例存在显著的空间相关性且相关性总体呈上升之势,但空间集聚水平的变化逐年缩小.局部空间异质性较强,高高和低低集聚区均呈扩张态势.③从变化模式图谱来看,中国市域自然保护区比例等级以"前期变化-低频-逐步提升"(ESC-LQ-T1)的方式进行,主要图谱类型为"空缺区转为低值区".市域自然保护区比例等级类型转移具有稳定性和显著的时空异质性,后期出现了"俱乐部收敛"现象,且邻域背景在其动态变化过程中发挥着重要作用.未来要加强对空缺区和低值区市域单元的自然资源进行摸底评估,将其最有价值的区域纳入自然保护区,同时推广区域联合保护机制,促进自然保护地体系高质量建设.

海洋保护地在主要承担典型海洋生态系统、珍稀濒危物种、重要自然资源自然遗迹和人文资源有效保护的同时,兼具生态功能维持、资源可持续利用与社区经济持续发展等多重任务,普遍面临着生态保护与社区生计发展间的依赖-冲突关系,探究社区生计与生态系统服务间的依赖关系,对实现海洋保护地与社区协调发展具有重要意义.基于山东长岛海洋保护地的415户社区居民的调研数据,运用可持续生计分析框架和生态系统服务依赖度模型,分析社区居民的生计资本和生态系统服务依赖度(IDES)的特征,进一步结合多元回归模型探究生计资本对IDES的影响.结果表明:(1)社区居民生计资本得分呈现出由渔业主导型向务工主导型、旅游主导型、渔业兼业型递增的总趋势,且不同类型社区居民的生计资本结构具有较大差异;(2)渔业兼业型和旅游主导型社区居民从生态系统获取的收益显著高于其它居民,IDES总指数由大到小排序依次为渔业主导型、旅游主导型、渔业兼业型、务工主导型,且渔业主导型生计的供给服务依赖度显著高于其他类型,文化服务依赖度最低;(3)生计资本对不同类型居民的供给、文化服务依赖度的影响存在差异,海上养殖规模、渔业作业范围、接受政府技能培训次数、生态补偿政策、社会组织参与程度、旅游扶持政策惠及程度等指标是平衡居民生态系统服务依赖结构的关键.基于此,从不同类型居民以及当地政府多个角度提出提高长岛海洋保护地社区居民生计资本水平,优化生态系统服务依赖结构的建议,以期为实现海洋保护地与社区的协调发展提供参考借鉴.

近30年来,羌塘高原野牦牛(Bos mutus)种群数量虽缓慢恢复,但仍为野生有蹄类中仅有的易危物种.由于其对人为活动规避明显且具有极强的攻击性,野牦牛栖息地分布和质量数据仍很匮乏.把野外调查与最大熵(Maxent)、土地利用模拟模型(FLUS)、InVEST三种模型相结合,系统分析羌塘高原野牦牛栖息地分布及其影响因素,并通过未来气候、未来土地覆被和未来食物情景构建2050年不同温室气体排放浓度(RCPs)情景下羌塘高原生境状况,预测栖息地变化状况,以期为青藏高原生物多样性维护提供数据支撑.结果发现:2020年前后野牦牛栖息地总面积为25.1万km2,集中分布在那曲市北部,阿里地区分布零散.栖息地以草原和荒漠为主,部分位于冰川区,野牦牛对气候条件反应敏感,偏好生活在暖季降雨量约在200mm,冷季降雨量约1 0mm,年最低温度-30℃的区域,坡度耐受性高.约92％的野牦牛栖息地位于羌塘国家自然保护区内,仅有南部约1.2万km2栖息地与人类活动交叠明显.2050年前后羌塘高原暖湿化明显,草原面积增加,野牦牛栖息地将向西北部无人区扩张,目前栖息地分布较零散的阿里地区也将出现大面积高质量栖息地,三种RCPs情境下栖息地面积分别为28.2万km2(RCP2.6)、28.4万km2(RCP4.5)和28.0万km2(RCP8.5),新增栖息地以极重要栖息地为主,边界与羌塘自然保护区范围更加吻合,自然保护地体系建设将有力支撑野牦牛的保护.

我国自然保护区经过 60 余年建设,在维护国家生态安全、保护生物多样性、保存自然遗产和改善生态环境质量等方面发挥着重要作用.研究系统整理了我国现有 2672 个自然保护区空间分布数据,形成了较为完整的空间信息数据库,从发展历程、保护类型、建设规模等方面进行了特征统计.运用地理集中指数和核密度指数等方法,对全国自然保护区从海陆分布、省级分布、时空分布、集聚分布等不同维度进行了空间分布特征分析.结果表明:(1)我国自然保护区数量和类型丰富,大致经历了"起步-停滞缓慢发展-稳步发展-快速发展-稳固完善"的 5 个发展阶段,以中小型的森林生态系统、野生动物、内陆湿地和水域生态系统自然保护区为主;(2)空间上为集聚分布,省域分布差异悬殊,沿"胡焕庸线"呈"西少东多、西聚东散"的特点;(3)不同类型和管理级别的自然保护区分布集群态势差异明显,形成了黄山-怀玉山、粤东北丘陵、南岭、武夷山等 11 个显著聚集区;(4)建设规模和连片聚集效应自西向东呈递减趋势,与我国地形的三级阶梯构造变化趋势存在紧密联系.最后,本文讨论了形成我国现有自然保护区空间格局的主要原因,包括客观自然条件及主观人为等因素,并结合我国自然保护区空间分布和建设发展中存在的问题进行了分析,从建立布局完善和海陆统筹的保护区网络,科学界定保护地类型,逐步优化自然保护区边界及稳步提升科研监测成效等方面提出了发展建议.在我国自然保护地体系由自然保护区向国家公园为主体的全面深化改革阶段,本研究弥补了现有研究成果的局限性和时效性问题,以期为未来自然保护区的空间布局优化及发展提供科学参考.