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杨锐教授团队在国家公园与自然保护地研究方面取得新进展
2025.06-02

近日,清华大学建筑学院景观学系国家公园团队在自然保护地研究方面取得新进展,先后发表三篇研究论文,分别揭示中国自然保护地保护成效、中国自然游憩时空格局、全球自然保护地生态系统完整性研究现状。

①自然保护地保护成效评估

引文格式:Tz-Hsuan Tseng, Fangyi Wang, Miaochen Sun, Yue Cao, Shuyu Hou, Yuxia Zhou, Zhicong Zhao, and Rui Yang. "Protected areas unevenly contribute to terrestrial vertebrate habitat conservation in China." Communications Earth & Environment 6, no. 1 (2025): 1-9.

论文链接:https://www.nature.com/articles/s43247-025-02281-6

研究以物种栖息地代表性为核心切入点,系统评估了中国的自然保护地对陆生脊椎动物栖息地的保护现状。揭示了:(1)自然保护地网络与各个自然保护地的物种栖息地代表性水平;(2)各个自然保护地的单位面积效率、对整体物种栖息地代表性水平的贡献,并探讨潜在关联要素;(3)基于评估结果进行自然保护地分类,并提出针对性优化策略。研究构建的系统评估框架为识别全国各个自然保护地的保护空缺与优化方向提供了一句。研究成果以“中国自然保护地对陆生脊椎动物栖息地保护的贡献不均”(Protected areas unevenly contribute to terrestrial vertebrate habitat conservation in China)为题发表在Nature旗下期刊《通讯地球与环境》(Communications Earth & Environment)上。

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昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架指出了建立具有生态代表性的自然保护地对实现有效保护和确保资源高效率利用的重要性。然而,现有研究多聚焦于整体自然保护地网络,难以发掘单个自然保护地在整体中的独特作用;并且,在中国国土尺度开展的保护成效评估通常忽视了不同保护对象的差异化保护需求。基于此,研究以物种栖息地的代表性为切入点,综合考虑有效与高效两个维度,提出了以物种栖息地代表性(habitat representativeness)、代表性贡献(representativeness contribution)与代表性密度(representativeness density)为核心指标的评估框架(详见下表),评估了中国2000余处自然保护地对2672个陆生脊椎动物栖息地差异化保护需求的覆盖情况。

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[表:评估指标概览]

主要发现如下:

1)当前中国自然保护地网络的物种栖息地代表性水平为62.39%,即平均实现了物种栖息地保护需求的62.39%。其中28.33%的物种栖息地保护需求得到完全满足。

2)仅175个自然保护地就贡献了751个物种已有保护成效(即,物种栖息地保护需求被实现程度)的一半以上,其中148个物种当前完全依赖于单一自然保护地。

3)自然保护地面积与代表性贡献呈正相关,但代表性贡献与代表性密度也关联于物种丰富度,表明面积并非效率的唯一关联要素。

4)研究识别出177个高效率、202个具有贡献效率,以及401个具有空间效率的自然保护地,并提出了不同的优化方向(详见下图)。

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[基于代表性贡献与密度对自然保护地的分类]

论文第一作者为清华大学建筑学院景观学系在读博士研究生曾子轩,通讯作者为杨锐教授。论文共同作者包括清华大学建筑学院景观学系副教授曹越、赵智聪,华南农业大学林学与风景园林学院讲师侯姝彧(清华大学建筑学院景观学系2023年博士毕业生),同济大学建筑与城市规划学院景观学系助理教授王方邑(清华大学建筑学院景观学系2024年博士毕业生),周语夏(清华大学建筑学院景观学系2024年博士毕业生生),孙妙晨(清华大学建筑学院景观学系2024年硕士毕业生)研究由国家自然科学基金项目(项目号:519783655237806052408075)资助,并得到清华大学建筑学院景观学系在读博士研究生王沛、王小珊、王暠和朱睿佳的帮助。


②揭示中国国土尺度自然游憩时空格局

引文格式:Pei Wang†, Zhicong Zhao†, Ruijia Zhu, Hao Wang, Shaochong Xue, Yiwei Liu, Fangyi Wang, Yue Cao, Le Yu, & Rui Yang*. "Using open GPS trajectory data to quantify nature-based recreation at a national scale." Resources, Conservation & Recycling 220(2025): 108340.

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2025.108340

在国土尺度自然游憩(nature-based recreation)研究中,提出了一种基于共享轨迹数据的自然游憩格局量化研究方法框架。研究收集了2019年共享至两步路户外网(www.2bulu.com)的自然游憩轨迹数据,量化了中国非城市区域内自然游憩的时间格局和空间格局,识别了自然游憩活动的分布区域和热点区域,并针对自然保护地进行了深入分析,为中国实现自然保护和自然游憩的协同管理提供了重要科学依据。上述研究成果以“基于共享轨迹数据在国家尺度量化自然游憩”(Using open GPS trajectory data to quantify nature-based recreation at a national scale)为题发表在国际学术期刊《资源保护与循环利用》(Resources, Conservation & Recycling)。

自然游憩为人类提供身心健康益处,并支持地方社区可持续发展,促进公众对自然保护的认可度。然而,自然游憩也对生态系统产生负面影响,对自然保护地管理和生物多样性保护构成挑战。在国土尺度量化自然游憩的格局对于优化自然游憩管理,以实现自然游憩的可持续性和自然保护的有效性具有重要意义。研究主要结论如下:

1)在自然游憩的时间格局方面,双休日和节假日的每日自然游憩活动数量显著高于工作日;冬季的每日自然游憩活动数量显著低于春季、秋季和夏季;在四个季节中,春季的每日自然游憩活动数量平均值最高。

2)生成了1km分辨率的中国非城市区域自然游憩轨迹密度图,发现自然游憩活动在国土尺度呈现聚集分布模式。自然游憩活动分布区域占中国非城市区域总面积的8.67%,且自然游憩活动分布区域中单位面积内自然游憩轨迹数量符合幂律分布。

3)自然保护地内非城市区域的自然游憩轨迹密度是自然保护地外非城市区域的1.75倍,说明平均而言,非城市区域中的自然保护地相对于非自然保护地提供了更多的自然游憩服务,同时面临更高的自然游憩压力。

4)自然游憩活动热点区域占中国非城市区域总面积的0.21%,其中31.13%(按照面积比例)位于自然保护地内。

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1. 中国自然游憩的时间格局(2019年)。(A)自然游憩轨迹的每日数量分布,(B) 自然游憩轨迹的24小时数量分布,(C)自然游憩轨迹的时长分布。

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2. 中国自然游憩的空间格局(2019年)。(A)中国非城市区域自然游憩轨迹密度分布1km分辨率),(B) 2019年中国自然游憩分布区域单位面积内自然游憩轨迹数量的幂律分布,(C) 2019年中国自然游憩分布区域的海拔高度分布。

论文共同第一作者为清华大学建筑学院景观学系博士研究生王沛和副教授赵智聪,通讯作者为清华大学建筑学院景观学系杨锐教授。论文共同作者包括清华大学建筑学院景观学系副教授曹越,博士研究生朱睿佳、王暠,硕士研究生刘一玮,清华大学地球系统科学系副教授俞乐,同济大学建筑与城市规划学院景观学系助理教授王方邑(清华大学建筑学院景观学系2024年博士毕业生),美国杜克大学尼古拉斯环境学院硕士研究生薛劭翀(清华大学建筑学院2023年本科毕业生)。本研究获得国家重点研发计划(2024YFF1307604)、国家自然科学基金(编号5237806052408075)和教育部人文社会科学研究青年基金(21YJCZH240)等研究项目的共同支持,并得到深圳市两步路信息技术有限公司的帮助。


③系统综述自然保护地生态系统完整性评估方法

引用格式:Yunshuang Feng, Yue Cao*, Ming Yam Chan, Zhangqian Ye, Zhicong Zhao, Le Yu, Yongliang Liang, Steve Carver, and Rui Yang. "Assessing ecosystem integrity in protected areas: A systematic review of methods and applications." Biological Conservation, 305(2025): 111057.

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.biocon.2025.111057

通过系统综述全球自然保护地生态系统完整性评估的方法与应用,揭示了现有研究的时空特征、生态系统类型差异及技术手段多样性,为实现《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》(Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework, GBF)目标提供了科学支撑。研究成果以“评估自然保护地生态系统完整性:方法与应用的系统性综述”为题(Assessing ecosystem integrity in protected areas: A systematic review of methods and applications)发表于生物多样性保护领域国际期刊《生物保护》(Biological Conservation)。

生物多样性危机是全球面临的严峻挑战,自然保护地作为生物多样性保护的关键途径,其生态系统完整性对于应对生物多样性危机、实现全球生物多样性目标至关重要。然而,目前对于自然保护地生态系统完整性的研究多聚焦单一生态系统或局部区域,缺乏对全球保护地生态完整性评估的系统总结,尤其是对不同生态系统类型和空间尺度上研究的综合分析。基于此,研究对现有自然保护地生态系统完整性的评估论文进行了系统回顾,在筛选458篇文章后,共纳入110项研究进行分析,并对其时空特征、评估方法、生态系统完整性变化的驱动因素以及管理应用等方面进行了定量分析。研究主要发现如下:

1)在时空特征上:从时间角度来看,已有研究不仅关注特定时间点的生态状况,还关注生态系统的长时间序列动态变化。从空间角度来看,全球研究区域分布不均,研究主要集中在北美、中国、加拿大、南非和澳大利亚等地区。然而,对于生态完整性较低但生态重要性关键的地区,如欧洲、北非和南美北部,仍需进行更全面的评估。

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1文章发表数量的时间趋势(横轴:年份,纵轴:发文篇数)

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2生态完整性研究地域分布(颜色越深代表研究数量越多)

2)在生态系统类型上:综合生态系统的研究最为普遍,湿地生态系统是第二大被研究的生态系统类型。相比之下,对沙漠和农田生态系统的研究较少,这揭示了显著的研究空白。

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3生态系统类型和空间尺度的研究数量(横轴为生态系统类型,包括综合、湿地、森林、草原、荒漠、农田、其他;纵轴为研究数量篇数;黄色、红色、蓝色和绿色条带分别表示个体、国家、区域和全球尺度)

3)在评估方法上:文章揭示了生态系统完整性研究的方法和指标在不同尺度和生态系统类型上的差异。建议整合不同平台的数据,并建立长期全球生态监测计划,以持续跟踪生态系统完整性的变化。此外,整合和转化不同尺度的数据和方法对于构建跨尺度研究框架至关重要。

4)在驱动因素上:文章发现人类活动、自然环境变化以及生态系统内部的物理化学因素是生态系统完整性的主要驱动因素。因此,应根据这些威胁制定有效的管理措施,在地方、区域、国家和全球层面维护和增强生态系统的健康和功能。

论文分析总结了当前研究现状、存在不足和未来研究方向,为全球自然保护地生态系统完整性评估、制定有效保护策略、维护生态系统健康、实现全球生物多样性保护目标提供了重要科学依据。

论文第一作者为清华大学建筑学院景观学系博士研究生冯运双,通讯作者为清华大学建筑学院景观学系曹越副教授,共同作者包括清华大学建筑学院景观学系教授杨锐,副教授赵智聪,博士生陈明鑫、叶张骞,清华大学地球系统科学系副教授俞乐,英国利兹大学教授Stever Carver,宁夏贺兰山国家级自然保护区管理局正高级工程师梁咏亮。研究获得国家自然科学基金(5240807552378060)、贺兰山森林资源科学考察项目支持。


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