发表时间：2022年11月28日

　　第一&通讯作者：Rebecca Chaplin-Kramer (University of Minnesota & Stanford University，明尼苏达大学&斯坦福大学)

　　【摘要】

　　维持并支撑人类福祉的生物体、生态系统和过程是实现可持续发展的必要条件。该研究将“关键自然资产"定义为能够提供当前90%自然对人类的贡献(NCP, nature’s contributions to people)总量的自然和半自然生态系统，并以2 km分辨率绘制了全球这些关键自然资产的空间分布。研究发现，维持地方性贡献(LNCP, local NCP)的关键自然资产占全球陆地面积的30%和海洋面积的24%，而维持全球性贡献(GNCP, global NCP)的关键自然资产则需要44%的陆地面积。这些关键自然资产的范围覆盖了较高的文化多样性和生物多样性。世界上至少有87%的人口受益于LNCP的关键自然资产，但仅有16%的人口生活在这些关键自然资产内。目前许多NCP指标并没被以保护物种或减缓气候变化为重点的国际协议考虑在内，但结果表明，优先考虑关键自然资产及其提供的NCP可以同时推进发展、气候和保护目标。

　　【研究背景】

　　人类活动正在以前所未有的速度改变地球，导致自然资源损失，从加速气候变化到增加人畜共患传染病的风险，对社会和经济造成了负面影响。为应对不断加剧的环境危机，联合国于2015年通过了可持续发展目标和《巴黎协定》，联合国生物多样性公约(CBD)于2022年通过了一系列新的目标，以保护、恢复和可持续管理生物多样性的多个层面，其中包括NCP (nature's contributions to people)。上述3个政策框架将共同推进未来十年的可持续发展议程，它们的关键在于对“自然资产”的保护，即陆地和海洋中的生命组成。然而，有研究指出目前已有的关于物种和生态系统保护的目标(如"half Earth"、"30 × 30")缺少了对人类需求(如土著人民和地方社区)的充分考虑，因此有必要阐明自然保护如何为人类提供福祉。

　　【研究内容】

　　该研究分析了14种NCP指标，其中12种LNCP(图1a)在每个国家内进行优先区分析；2种GNCP在全球尺度进行优先区分析。研究在2 km的空间分辨率下，绘制关键自然资产(critical natural assets, CNA)的位置，即提供当前每种NCP 90%水平的自然和半自然生态系统——因为超过90%这一目标后，反馈会逐渐下降，即再提供更多的NCP就需要不成比例地增加更多的自然面积(图1b)。本研究不考虑已被开发区域在恢复或管理方面的优先区。该研究旨在揭示“关键自然资产”的三个方面的问题：(1)范围和位置；(2)受益于这些关键自然资产并生活在其中的人口；(3)在局地和全球尺度提供贡献的关键自然资产之间的重叠程度，关键自然资产与其他优先区(生物多样性和文化多样性)之间的重叠程度。

　　

 

　　图1 | 关键自然资产。(a) 12种LNCP；(b) NCP积累曲线。反映每个国家为维持NCP目标水平所需的自然资产面积。(c) 关键自然资产的空间分布。颜色越深表示是该关键自然资产的综合LNCP越高；灰色区域是未被指定为“关键”但包括在分析中的剩余自然资产；白色区域不包括在优先区分析中

　　【研究结果】

　　关键自然资源资产的范围和位置

　　提供LNCP的关键自然资产平均仅占全球30%的陆地和24%的海洋面积(图1a)，但该比值在不同国家之间差异很大。这种高变异性主要是由各国自然资产占比所决定，但即使考虑到这一点，也仍存在离群值，这可能是因为人口密度的空间模式差异(例如，加拿大和俄罗斯等人口中心密集而人口稀少的国家，实现NCP目标所需的面积要小得多)或生态系统的高异质性(更高的生态系统多样性在较小的面积上产生更高水平的NCP多样性，这可能解释了智利和澳大利亚的模式)。

　　价值最高的关键自然资产(在最小的区域内提供最高程度的NCP)往往位于人口聚集地附近/上游的多样的、相对完整的自然区域。对于不同NCP来说，价值高的地区在空间分布上较为一致。

　　受益于关键自然资产的人口

　　世界上约有87%的人口受益于关键自然资产提供的LNCP，但仅有16%的人口直接生活在这些关键自然资产上(图2a)。尽管以90%为目标对NCP进行了优先区分析，但并不能保证世界上90%人口受益(研究不考虑相邻像素的冗余，因此许多优先区的受益对象相同)，故最终仅87%的人受益。但该评估可能低估了受益者的总数，因为为避免重复计算，它只包括在空间上可以对受益者进行划分的NCP(图2b)。

　　

　　图2 | 受益于关键自然资产(critical natural assets, CNA)以及直接生活于CNA的人口

　　几乎所有国家都有很大比例(>80%)的人口受益于关键自然资产，但与大国相比，小国直接生活在关键自然资产范围内的人口比例更大(图2a)。当人们生活在这些地区时，特别是当前对自然资产的使用不可持续时，可能需要制定法规或激励措施来进行保护。虽然保护区是一项重要的保护战略，但它们只占LNCP关键自然资产的15%；其他区域不一定要通过限制人类进入和使用来实现保护，否则它们可能无法提供那些NCP价值。

　　优先区之间的重叠

　　LNCP的关键自然资产位置中，有80%与GNCP的关键自然资产重叠(图3)，重叠部分面积占陆地面积的24%，仅对于GNCP关键的自然资产仅占陆地面积14%。local和/或GNCP的关键自然资产占全球陆地面积的44%。对于每种LNCP，除了“降低沿海风险”外，GNCP与其他NCP的空间重叠率超过50%。

　　

 

　　图3 | local和global NCP的关键自然资产之间的空间重叠

　　NCP与生物多样性和文化多样性之间也存在协同作用。LNCP的关键自然资产与28,177种陆生脊椎动物60%的适宜生境面积重合，但仅占特有物种(其AOH完全位于特定国家内)生境面积的34%，如果根据IUCN红色名录标准，则仅占16%。文化多样性(以语言多样性为代表)与关键自然资产的重叠程度远高于生物多样性，关键自然资产覆盖了96%的语言，并且在大多数国家中，这种关系都是一致的。与LNCP相比，GNCP的关键自然资产面积更大，其与92%的语言和62%的物种生境重合，不过在考虑红色名录标准的情况下，GNCP的重合度会大大增加(36%，而对于LNCP仅为16%)。

　　【不足与展望】

　　尽管许多无法测绘的NCP没有包括在该研究内，但目前的分析结果显示，不同NCP组合所得结果是稳定的——每舍弃1个LNCP所导致的关键自然资产变化<1-3%，并且空间一致性很高——62%的面积被12种LNCP的关键自然资产所覆盖，97%的面积被12个NCP中的11个所覆盖，这在大多数国家都是类似的。随着更多足够的分辨率和合适尺度的空间数据获取，这种多NCP优先区分析方法可以把更多的其他NCP加入进来。

　　在关键自然资产的确定方面仍存在不确定性。与所有模型一样，NCP模型存在误差，统一采用全球尺度模型不可避免地会遗漏特定地点关键细节。但由于许多NCP的评估依赖于遥感指标，没有实地测量数据，因此很难验证其误差。本研究采用全球现有的最佳模型和数据，其中大部分至少在某些地方得到了验证。此外，在NCP贡献距离的模拟方面(如受益人口范围是沿下游多远，或人们前往自然资产的时间)也存在不确定性，因此本研究进行了敏感性分析，并确认模型结果对所选距离是稳健的(对结果的影响小于5%)。随着越来越多的NCP全球模型可用，未来的研究应该转向综合建模，与单个模型输出相比，综合建模方法已被证明可以提高准确性并减少不确定性。

　　数据和模型方面的限制阻碍了进一步的探索。在NCP的提供者方面，需要通过综合建模来反映不同NCP之间的相互作用，即未来需要超越本研究所采用的空间重叠，以理解NCP之间功能上的相互依存关系。此外，由于数据和模型的限制，本研究没有考虑城市和耕地系统，也没考虑北极和沙漠生态系统(植被稀疏且人口密度低，难以较好地模拟)，随着数据和模型空缺的填补，未来对关键自然资产的评估应承认目前被低估的生态系统的独特贡献，并把恢复生态系统可能带来的收益考虑进来，从而探讨这些不同的保护策略如何互补。在NCP的受益者方面，有必要考虑最脆弱或对自然资产依赖最强的人口，例如生计和文化身份直接依赖于自然的土著人民，以及可能无法获得NCP替代品的穷人。上述方面的研究有助于揭示跨国流动(如通过国际贸易)所产生的关键自然资产的远程耦合性。

　　为研究关键自然资产对人类需求来说是“必须的”(necessary)还是“充足的”(sufficient)，未来还需要去考虑自然资产替代品的可用性以及对“足够”(enough)的界定，目前的研究还无法明确“人为资产”在多大程度上可以替代“自然资产”。此外，尽管本研究结果表明确保14种NCP的提供需约44%的陆地面积，但目前不清楚对自然的需求有多少尚未得到满足，全球许多自然生态系统已经退化或转换，仅维持90%的NCP水平可能远远不够。最后，随着气候变化、人口增长或技术/消费模式的改变，目前关键自然资产区在未来可能会发生变化。因此，将本研究作为对关键自然资产最低需求的首次定义和尝试，未来可以在方法上参考这一框架进行情景模拟和后续探索，从而为自然和人类提供更具弹性的保护措施。

　　不可否认的是，本研究的方法具有强烈的“以人为本”色彩，没有关注自然的内在价值和自然资产对其他非人类生物的价值。本研究并不否定这些价值，进一步的工作可以探索为生物多样性提供重要贡献的自然资产。例如，调节性贡献(包括水质调节、抵御自然灾害、授粉和大气水分循环)是维持当前生物多样性繁荣的基础，将物种或高生物多样性区域划分为这些贡献的“受益者”，可能是反映自然界对自然贡献的重要一步。

　　【写在最后】

　　相比之前的研究，本研究在分析中尽可能纳入了更多的NCP指标，最终选取了14种NCP指标进行评估，明确了能够提供90% NCP的自然和半自然生态系统(即关键自然资产)的空间分布。结果表明其所需面积与“30×30”保护目标相当，并且这些关键自然资产在提供NCP的同时也能够较好地保护生物多样性和文化多样性，因此研究强调了在全球性分析中考虑人类需求和自然对人类贡献的重要性。作为对关键自然资产的首次全球性评估，该研究期望能够为未来的情景预测提供分析框架，并帮助决策者做出对自然和人类都有利的决定。