ESE｜全球海洋保护区的外来物种分布格局及其驱动因素 - 海洋保护政策制定

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图片摘要

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成果简介

全球化和气候变化推动了外来物种的引种和种群建立。地球表面约五分之一已经受到了物种入侵的威胁，这是对自然变化影响最大的五个直接驱动因素之一。由于海洋系统的开放性和连通性，海洋物种更容易克服生物地理障碍并迁移到其原生栖息地以外的区域。海洋保护区在海洋保护中发挥着关键作用，是保护海洋生物多样性的有效工具，对于实现生物多样性目标至关重要。因此，海洋保护区在实现联合国可持续发展目标方面起着重要作用，许多国家正在加强为保护海洋环境而作出的努力，以实现《生物多样性公约》（CBD）商定的全球保护目标。

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为此，中国环境科学研究院常江研究团队联合中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心李俊生研究团队，通过分析全球16 401个海洋保护区中2 714种海洋外来物种的分布，确定了其热点地区和交流网络，并运用广义线性混合模型，探讨了影响其分布的主要机制。结果表明，人类活动造成海洋外来物种克服地理障碍并进行迁移，并且海洋表面温度是与全球海洋外来动物丰富度相关的关键因素。研究强调了在加剧的气候变化和人类活动影响情景下，海洋保护区对外来物种威胁的脆弱性。近日，该研究成果以“Non-Native Species in Marine Protected Areas: Global Distribution Patterns”为题在线发表于Environmental Science and Ecotechnology。

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中国环境科学研究院博士研究生宋天健为该论文第一作者，中国环境科学研究院常江研究员和中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心李俊生研究员为共同通讯作者。该研究得到生态环境部生物多样性调查评估项目、科技部重大工程项目等项目支持。

图文导读

导读内容一：海洋保护区外来物种的分布格局

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研究通过分析全球海洋保护区中外来物种的分布，发现外来物种的分布主要集中在西北大西洋和东北大西洋地区，占总记录的41.65%和37.14%。相对而言，东南大西洋和东南太平洋的外来物种分布较少，仅占总记录的0.21%和0.07%。全球海洋保护区中外来物种分布的热点地区包括美国东西海岸，欧洲的北海，地中海和加拉帕戈斯群岛附近海域等。

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图1  全球16 401个海洋保护区中外来物种的物种丰富度。深红色表示海洋保护区内的外来物种数量较多，浅红色表示数量较少。没有发现外来物种分布的海洋保护区以深灰色表示。

导读内容二：海洋保护区外来物种的主要来源和迁移模式

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分析显示，海洋保护区中外来物种主要在特定海域内部进行迁移，特别是在大西洋东北部、西北部和地中海区域之间的交流最为频繁，这些区域频繁的物种迁移表明它们是全球海洋保护区外来物种的主要源头和接收地。

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图2  海洋保护区外来物种的全球迁移网络。a. 图示总外来物种交换的前61.8%。线宽表示两个海域间外来物种迁移的数量。b. 和弦图展示了从原产地海域到外来海域的全球流动。颜色表示物种的原产地海域，弦宽表示外来物种的迁移数量。

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导读内容三：影响海洋保护区外来物种丰富度的主要因素

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研究通过广义线性混合效应模型分析了影响外来物种丰富度的主要因素。结果表明，海洋保护区面积、航运活动和海洋表面温度是影响外来物种丰富度的主要因素。较大的保护区面积、更频繁的航运活动以及较高的海洋表面温度均与更高的外来物种丰富度密切相关。高海洋表面温度区域具有更高的外来物种丰富度，这与全球海洋生物多样性有一致的趋势。

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图3  模型平均估计和保护区属性、人类影响及生物和非生物因素对海洋外来物种丰富度的相对重要性。正向效应表明随着预测变量值的增加，海洋保护区中外来物种出现的可能性更高，负向效应则相反。Marginal R2值表示固定效应解释的方差，Conditional R2值包含了固定效应和随机效应共同解释的方差。SST，海洋表面温度；SSS，海洋表面盐度；SCV，海洋表面流速；SPP，初级生产力；NSR，本土物种丰富度；DestruFish，捕鱼强度指数；Area，海洋保护区总面积；StudyNum，调查努力量；LandDist，与陆地的距离。

结论

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该研究深入揭示了全球海洋保护区中外来物种的分布模式及其驱动因素，研究结果强调了人类活动为非本地物种的扩散创造了条件，表明在制定海洋保护政策时，必须全面考虑人类活动的影响，并采取有效的管理措施来减缓外来物种带来的负面效应。此外，研究还突显了海水温度对外来物种丰富度的显著影响。研究呼吁采取更加积极的措施来应对气候变化对海洋保护区的影响，保护海洋生态系统的稳定性。在全球气候变化的背景下，海洋生态系统面临的挑战日显艰巨，保护脆弱的海洋区域变得比以往任何时候都更加重要。该研究为识别全球海洋保护区入侵物种防控的关键区域、开展气候变化与海洋生物多样性协同监测评估和制定全球海洋保护策略提供了重要参考，为“昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架”相关目标的实施提供了积累和参考。

作者简介

通讯作者：常江，中国环境科学研究院研究员，主要研究方向为生物多样性保护、野生物种保护与监管、遗传多样性评价与监管等，在Nature、Science Advances、Ecology等SCI刊物发表多篇研究文章。曾参与联合国《生物多样性公约》第15次缔约方大会（COP15）筹备工作。

通讯作者：李俊生，ESE期刊执行副主编，中国地质调查局自然资源综合调查中心研究员、博士生导师、博士后合作导师，主要研究方向为生物多样性、自然保护地管理、区域生态保护与生态修复等，曾在Nature、Science、PNAS等SCI刊物发表多篇研究文章；享受国务院政府特殊津贴专家，“国家生态环境保护专业技术领军人才”称号。

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第一作者：宋天健，中国环境科学研究院和北京师范大学联合培养博士研究生，主要研究方向为入侵生态学。

论文信息

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原文标题：Non-Native Species in Marine Protected Areas: Global Distribution Patterns

引用信息：Song, T., Huang, Y., Fang, L., Li, Y., Li, J., & Chang, J. (2024). Non-Native Species in Marine Protected Areas: Global Distribution Patterns. Environmental Science and Ecotechnology: 100453.

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doi: 10.1016/j.ese.2024.100453

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