《Environmental Conservation》：Bridging the gap between global environmental change and local realities: implications for biodiversity and nature’s contributions to people in a tropical dry forest of southern Mexico
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本研究针对热带干旱林（TDF）研究不足、受人类活动干扰严重的问题，通过空间显性土地覆盖模型模拟了三种长期情景（乐观、常规和悲观）下墨西哥瓦哈卡南部TDF的土地覆盖动态、生物多样性和自然对人类的贡献（NCP）。研究发现，农业扩张是35种特有脊椎动物的主要威胁，其中27种面临高灭绝风险，导致生态系统功能受损和社区韧性下降。研究提出将保护与土著参与的可持续土地利用实践相结合，符合《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》目标，为区域生物多样性保护提供了科学依据。
在全球环境变化日益加剧的背景下，热带干旱林（Tropical Dry Forest, TDF）作为占热带森林40%的重要生态系统，却在研究和保护中备受忽视。这些森林不仅承载着丰富的生物多样性，还栖息着众多依赖其资源的土著社区，其退化已成为严峻的社会环境问题。墨西哥拥有全球最大面积的TDF，然而这些生态系统却面临着高度干扰和有限保护的困境，仅有6.7%的TDF受到国家保护，远低于新热带区的13.4%。这种保护不足导致TDF的生物多样性和生态系统服务受到严重威胁，直接影响自然对人类的贡献和人类福祉。
针对这一迫切问题，研究人员在墨西哥瓦哈卡州南部太平洋沿岸开展了一项深入研究，旨在评估全球环境变化对这一地区TDF的局部影响。研究重点关注由社会经济压力驱动的人类活动、生物物理因素和气候变化对土地覆盖变化及生物多样性丧失的影响。该研究通过三个关键步骤系统分析了TDF面临的挑战：评估不同全球环境变化情景下的未来土地覆盖变化；识别受土地覆盖变化威胁的陆生脊椎动物物种及其丧失对自然对人类贡献的影响；提出符合全球生物多样性框架目标的替代性保护管理实践。
研究人员采用了多学科交叉的研究方法，整合了遥感技术、空间分析和生态建模。研究首先利用1996、2006、2011年的航拍照片和2021年的哨兵影像，生成年度土地覆盖图，包含七种土地覆盖类型。通过Spearman等级相关分析处理变量间的共线性问题，使用DALEX库识别和评估土地覆盖类别的驱动因素。在空间模型校准方面，研究比较了随机森林机器学习方法和广义线性模型两种建模方法，最终选择表现更优的随机森林模型结合时间加权方法进行土地覆盖分配预测。
研究团队开发了三种情景模拟未来变化：常规情景（BAU）遵循1996-2021年的观测趋势，对应SSP2-4.5路径；悲观情景（SSP5-8.5）代表高排放路径，预测森林面积最小；乐观情景（SSP1-2.6）是可持续发展路径，假设基于预测森林覆盖的上置信区间减少 deforestation。气候数据采用八个CMIP6全球环流模型的多模型平均值，以更稳健地反映气候趋势。
历史热带干旱林采伐动态分析显示，1996-2021年间，TDF出现了3.7%（31km2）的 deforestation，年率为0.15%。农业扩张和畜牧业是TDF损失的主要驱动因素，占森林总损失的55.9%。雨养农业既导致 deforestation（30.5km2），也因轮作实践促进了再生（23.4km2）。农村和城市住区的扩张分别解释了总 deforestation 的18.0%和21.9%。
土地覆盖变化预测表明，到2050年，TDF范围将减少7-9%（与1996年相比），年 deforestation 率为0.13-0.17%。随机森林模型结合第二种加权方法表现最佳，能准确分配93%的土地覆盖类别。 deforestation 主要由雨养农业、农村地区和畜牧业的扩张驱动。
土地覆盖变化的驱动因素分析显示，生物物理和社会经济因素对不同土地覆盖类别的影响各异。城市住区主要受可达性、道路邻近度、低海拔和平坦地形驱动；农村住区与道路、高速公路和附近农场相关；灌溉农业多发生在海拔100米以下地区，受土壤理化性质和水胁迫影响；畜牧业与农村住区和交通网络的距离相关，偏好较干燥环境；雨养农业受气候、土壤特征、低地地区和缓坡制约。
受威胁脊椎动物的识别发现，该地区有99种本地脊椎动物，其中44.4%是墨西哥特有种，22.2%是局限于瓦哈卡和格雷罗罗的区域特有种。两栖动物特有种数量最多，受威胁物种比例最高（83.3%）。在所有情景下，43种特有和受威胁的脊椎动物受到土地覆盖变化的局部影响，其中27种面临局部灭绝风险，包括7种两栖动物、5种鸟类、3种哺乳动物和12种爬行动物。
物种灭绝对自然对人类贡献的影响深远，27种墨西哥特有脊椎动物的丧失将带来重大生态和社会环境后果，威胁TDF的完整性。这些特有脊椎动物承担着不可替代的功能角色，支持生态系统韧性和这些高度受威胁森林的再生能力。它们的灭绝会破坏关键生态过程，降低对气候变化的韧性，减少授粉、水分调节和土壤肥力等基本服务。
综合保护策略提出五个优先目标：通过可持续农业生态实践确保粮食主权；通过商业林业、农业生态林业和REDD+倡议多样化地方经济；最大限度减少土地利用中的火使用；发展紧凑、连通性更好的人类住区；保护TDF与河岸植被之间的过渡带。这些策略需要整合地方发展、可持续资源利用、景观规划和保护土著权利。
该研究强调了在该地区采取主动保护措施的紧迫性，呼吁制定全面的政策和实践，在全球变化背景下保护TDF生物多样性和自然对人类的贡献。研究表明，实施景观规划和可持续农业实践以提高农业产量，有助于生物多样性保护和促进森林再生。此外，在土著农村社区内多样化经济机会可以加强保护工作。克服土地利用规划中的挑战对于在全球变化情景下保护生物多样性至关重要。
