《Biological Conservation》：Data-driven optimisation of national botanical garden systems for
ex situ conservation
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本文推荐一项旨在优化国家植物园系统建设的研究。面对现有植物园系统缺乏客观空间规划的碎片化问题，研究人员开发了一个数据驱动框架，通过整合物种覆盖度、独特性与互补性来优化植物园系统的规模与配置。研究表明，优先遴选16个现有植物园并新建5个，可潜在保护中国73.2%的维管植物，为生物多样性丰富国家加强植物园网络提供了一个可推广的模型。
植物多样性是人类福祉的基础，但人类活动和气候变化正导致其以前所未有的速度丧失。尽管迁地（ex situ）保护（即将植物从原生境迁至植物园、种质库等机构进行保护）是自然保护地（in situ）策略的重要补充，但全球许多国家植物园系统因缺乏客观的空间规划而存在布局分散、功能重叠等问题。中国植物资源极其丰富，拥有超过3万种维管植物，但超过10%的物种面临灭绝威胁。虽然中国已启动国家植物园体系建设，但现有规划缺乏量化的选址标准，且全国29个主要植物园的迁地保护现状、覆盖盲区及优化路径尚不清晰。因此，亟需一个科学的评估与规划框架来提升国家植物园体系的效率、代表性和韧性。
为了回答如何优化国家植物园系统这一核心问题，研究人员收集了来自中国29个主要植物园的49,308条活植物收集记录，并结合了覆盖全国943个网格单元的156万条本土维管植物分布数据。他们提出了一个名为本地植物区系迁地保护覆盖度（CCLF）的关键指标，用以评估植物园对其周边地区本土植物的保护效果。研究运用了多种关键分析方法：首先，采用基于S?rensen指数（βsor）及其分解成分物种周转（βsim）和嵌套性（βnes）的相似性分析，结合等级聚类和非度量多维尺度分析（NMDS），来探究植物园活植物收集的物种组成相似性与地理格局。其次，采用了一种基于互补性的排序算法，优先选择覆盖最多未被代表物种的网格单元，来识别未来新建植物园的优先区域。最后，通过K-均值聚类（K-means clustering）识别累积保护曲线上的拐点，以确定国家植物园（NBG）的遴选标准。
当前植物园迁地保护现状
结果显示，29个植物园共保护了12,753种本土维管植物，占全国总数的42.1%。其中，西双版纳热带植物园（XTBG）、华南国家植物园（SCBG）和武汉植物园（WBG）保护的物种数最多。但不同植物园的保护表现差异巨大，部分植物园物种稀少。在本地植物区系迁地保护覆盖度（CCLF）方面，排名靠前的植物园在最小空间尺度（N1）上对本地物种的覆盖率超过50%，但随着空间尺度扩大，覆盖率普遍下降。研究还发现，对具有经济价值的物种的保护覆盖率普遍高于特有或濒危物种，显示出一定的收集偏好。
活植物收集的相似性分析
基于物种组成周转（βsim）矩阵的聚类分析将29个植物园清晰地划分为六个地理上连贯的组，各组植物园在生态背景和保护侧重点上具有一致性。例如，西华西高山植物园（WCSBG）单独成组，专注于保护横断山区的杜鹃花属（Rhododendron）植物；而东部和华中地区的12个植物园则主要保护亚热带类群。相似性分析进一步揭示了显著的物种组成嵌套现象，即许多物种较少的植物园其物种组成是物种丰富植物园（如SCBG、XTBG）的子集，这导致了功能冗余。
国家植物园优先遴选与新园建设区域识别
基于互补性排序算法，研究识别出11个现有植物园作为国家植物园的核心组成部分，它们共同可保护全国39.5%的维管植物，接近全部29个园的总和。进一步分析确定了5个缺乏现有植物园覆盖的高优先级网格区域（如位于藏东南的网格1613），作为新建国家植物园的候选地。最终，研究提出了一个“16 + 5”的优化模型，即优先确立16个现有植物园为国家植物园，并在5个关键区域规划新建植物园。这一组合预计能保护全国73.2%的维管植物，并覆盖中国大部分主要气候区、植被区和植物区系。
研究结论与讨论
本研究揭示了当前中国植物园迁地保护存在资源分配不均、空间布局失衡、对经济物种的偏好以及物种组成高度冗余等问题。针对这些问题，研究提出的数据驱动优化框架，通过整合物种覆盖度（CCLF）、组成独特性（LCD）和互补性分析，为国家植物园系统的科学规划提供了量化工具。
研究结论强调，所提出的“16 + 5”模型能够显著提升国家植物园系统的分类学广度、减少不必要的收集冗余，并改善地理代表性。该框架不仅为中国，也为其他生物多样性丰富但植物园系统分散的国家，提供了一个可转移的模型，以建立生态上具有代表性、功能上互补且制度上整合的迁地保护网络。未来，为实现更有效的全球植物保护，需要在统一的制度框架下加强国家间的协调治理与角色界定。研究也指出了当前分析的局限性，例如未完全涵盖所有迁地保护机构、缺乏遗传多样性定量评估，以及未将可行性因素（如基础设施）正式量化纳入模型。尽管如此，这项研究为在气候变化和人为压力下加速的生物多样性丧失提供了关键的策略见解和规划工具。
