作者:韩扬眉 来源:中国科学报 发布时间:2023/9/12 16:14:52
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全球哪里的森林最“破碎”?

 

由于耕地扩张、城市化、商业性采伐、林火等人类和自然干扰的影响下,连片的森林正在“破碎化”,那么,森林“破碎化”程度如何?其评估是当前的关注热点。

日前,《自然—通讯》发表了复旦大学生命科学学院副研究员马俊和青年研究员刘佳佳团队的最新研究成果,研究制作了森林景观格局动态类型的分布图,用以进一步合理地评估森林破碎化在全球的分布状况。

好消息是,全球范围内处于恢复期的森林景观要高于处于退化期的森林景观。科研人员发现,全球森林破碎化减缓的热点区域主要分布于中国南方、北美和西伯利亚中部区域,而加剧的热点区域主要分布于亚马逊东南部、刚果盆地、越南等东南亚区域。在国家尺度上,通过植树造林来增加森林覆盖率。该研究是当期《自然-通讯》的亮点文章,并被《自然-生态与进化》作为研究亮点进行报道。

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森林破碎化。受访者供图

动态化“破碎”过程需揭露

森林是陆地生态系统最重要的组成部分,它在固碳、水土保持、生物多样性维持等方面为人类提供不可或缺的生态系统服务。然而,自19世纪中叶以来,由于耕地扩张、城市化、商业性采伐、林火等人类和自然干扰的影响下,全球森林面积持续降低。

森林面积的变化会导致森林空间格局的变化,例如,森林面积的损失会引起森林边缘和斑块数量的增加、单个森林斑块面积的减小等森林破碎化现象。

森林破碎化指的是,连续的森林覆盖转化为被非林地分割森林斑块的过程。

在以往的研究中,借助于遥感技术的发展,科学家们在评估森林破碎化时,往往利用一个单一时期的森林分布遥感图,利用景观格局指数来评价森林破碎化的状态及其在空间上的分布。

马俊告诉《中国科学报》,实际上,森林破碎化是一个森林分布动态变化过程而导致的现象,这在过去被忽略。这也就是我们为什么常常会看到互相矛盾的新闻,一方面很多报道指出热带森林是全球最完整的森林,另一方面我们又会看到很多关于热带森林被大量砍伐损毁。

“应当站在一个动态的视角才能真正阐释全球森林破碎化的状况及其分布。”马俊说,基于这样一个背景,我们的研究利用最新的全球森林分布遥感图数据,比较了2000年和2020年全球森林景观破碎化指数及其变化,并用这两个时期的森林景观破碎化指数的差值来反映全球森林景观在过去20年间的破碎化状况。

 东南亚森林破碎化正在加剧

马俊介绍,森林破碎化有很多的表现形式,比如森林斑块数量变多,这使得森林斑块间的隔离程度增加,从而对物种的迁移十分不利。此外,单个森林斑块面积减小,这使得某些动物物种可以在大斑块中生存,却无法在小斑块中生存。

因此,使用单一的指数来评估全球森林破碎化时,其结果的应用性较差,无法有效地指导政府在林业宏观政策的制定。

研究团队采用基于遥感数据制作的2000年和2020年全球森林分布图,将全球森林分布的大致范围划分成若干个5km×5km的网格,每一个网格即代表一个景观,景观内都包含了森林和非森林两种地类。

在每一个森林景观中,研究人员计算了三个景观指数:边缘密度、斑块密度、平均斑块面积,分别反映森林景观破碎化的三个最大特征:边缘效应、隔离度效应和斑块面积效应。

动态评估一定是最合理的吗?

研究人员构建了新的景观破碎化指数、动态的森林破碎化指数,并进行对比。

通过数据处理,研究人员分别在全球不同的气候带(热带、亚热带、温带、寒带)比较静态森林破碎化指数与动态森林破碎化指数,以及它们在反映这些区域森林破碎化状况时的差异,从而来评价动态破碎化指数相对静态破碎化指数在评估森林破碎化时是否更加合理。

研究人员还构建了一个森林景观格局动态的二维评估框架。这个框架将全球森林景观分为四类:面积增加破碎化降低、面积增加破碎化增加、面积降低破碎化降低、面积降低破碎化增加。这四种类型分别反映了森林景观处于全面恢复、恢复初期、退化初期、全面退化四个阶段。他们在空间上制作了森林景观格局动态类型的分布图,用以进一步合理地评估森林破碎化在全球的分布状况。

研究发现,静态森林破碎化指数表明,全球最完整的森林分布于热带和寒带,而最破碎的森林分布于亚热带和温带;然而,动态森林破碎化指数却表明全球范围内森林破碎化在2000年—2020年间普遍减缓,温带和亚热带森林的森林破碎化减缓程度都高于热带。

动态破碎化指数反映出热带地区破碎化正在加剧,这与该区域广为人知的森林面积损失具有更加吻合的一致结果。“这表明采用动态森林破碎化指数在评估森林破碎化方面更加合理。”马俊表示,全球森林破碎化减缓的热点区域主要分布于中国南方、北美和西伯利亚中部区域,而森林破碎化加剧的热点区域主要分布于亚马逊东南部、刚果盆地、越南等东南亚区域。

研究还发现,四种森林景观动态类型在全球范围内均有分布,全球范围内处于恢复期的森林景观要高于处于退化期的森林景观。但对于全面退化这一类型来说,热带地区的占比超过40%,远高于其他区域。对于全面恢复这一类型,主要分布于北半球亚热带和温带区域。

值得关注的是,破碎化指数的变化与森林覆盖率的变化呈现显著的负相关关系,也就是说,随着森林覆盖率的增加,森林破碎化指数在下降。这表明在国家的尺度上,通过植树造林来增加森林覆盖率

植树造林缓解森林“破碎”

该研究从动态视角来开展全球森林景观破碎化的评估,既是对以往所有关于森林破碎化评估研究的一个很好的总结,也是为未来类似的森林景观动态的评估提供了重要的参考基础。

三位审稿人一致认为,从动态视角评估森林破碎化是一个重大的创新点。

“我们的研究第一次,我们的研究第一次清晰地指明了全球森林破碎化最严重的区域在哪里,对全球所有森林国家的森林保护政策的制定提供了重要的科学依据。尤其是热带区域的国家应当减少毁林以减缓其森林破碎化加剧的趋势,维持热带森林在固碳和生物多样性保护方面的重要价值。”马俊说。

研究还特别提到了中国的森林景观情况。研究表明,我国中部(黄土高原等区域)和南方等区域尽管从2000年以来森林片段化的格局仍然较高,但破碎化指数却呈现持续降低的趋势。这表明了我国的造林政策在改善森林破碎化方面发挥了重要作用,是我国生态文明建设成效的一个重要证明。并且,在我国未来仍将大力开展造林的条件下,我国的森林破碎化状况会得到进一步缓解。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-023-39221-x

 
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