科技支撑我国西部生物多样性保护的现状、挑战与建议
中国网/中国发展门户网讯 生物多样性是地球生态系统的基础,也是人类赖以生存和发展的重要保障。我国是生物多样性大国,多年来将生物多样性保护置于优先地位,作为《生物多样性公约》第十五次缔约方大会的主席国,引领国际社会达成了“昆明—蒙特利尔全球生物多样性框架”(以下简称“昆蒙框架”),为全球生物多样性治理明确了路径;出台了《关于进一步加强生物多样性保护的意见》等一系列指导意见;发布了《中国生物多样性保护战略与行动计划(2023—2030年)》等计划;开展了天然林资源保护等一系列重大生态工程;推进了以国家公园为主体的自然保护地体系和以国家植物园体系为引领的植物迁地保护网络建设等,显示出了保护的雄心和决心。
西部是我国生物多样性保护的关键区域。保护国际(Conservation International)评估的36个全球生物多样性热点地区中,我国分布有4个,全部位于西部地区。西部地区物种丰富,特有种比例高,是全球物种形成与分化的热点区域,高等植物占我国高等植物总数的70%,动物特有种占全国的50%—80%。另一方面,西部地区生态系统脆弱,自然本底状况较差,更容易受到人类活动和气候变化等因素的威胁,近年来气候暖湿化和“亚洲水塔”失衡等对西部生物多样性也产生了重要影响。
基础研究和科技创新是生物多样性保护的重要支撑,国家对此高度重视。近年来我国布局了重大科研项目,推进生物多样性的调查监测评估与科研攻关,建设了监测和野外观测网络,搭建了数据中心和种质资源库等平台,为西部生物多样性保护提供了从监测、评估到修复、决策的全链条支撑。本文系统分析了科技支撑我国西部生物多样性保护的现状和主要挑战,并提出了未来发展建议。
科技支撑我国西部生物多样性保护的现状
生物多样性调查和编目成效显著,为西部生物多样性保护奠定坚实基础
从20世纪50—60年代起,中国科学院和相关部门组织了新疆综合科学考察、青藏高原综合科学考察、横断山考察等40多次自然资源综合科学考察,编撰完成《中国植物志》《中国孢子植物志》《中国化石植物志》《中国海洋生物图集》和部分《中国动物志》等全国性志书,也完成了《云南植物志》《贵州植物志》《四川植物志》《新疆植物志》《云南鸟类志》《云南鱼类志》等一大批区域动植物志,基本摸清了西部地区生物资源的家底。自2008年起,我国科学家每年发布《中国生物物种名录》。此外,我国标本馆的数字化建设也在大力推进,成立了国家标本资源共享平台,相关研究单位整合现有的物种数据,形成了植物科学数据中心和动物主题数据库等数据库网络,为西部地区生物多样性保护工作提供了坚实的科学数据支撑。
生物多样性科学研究和调查评估,有效支撑了西部生物多样性保护实践
随着我国在科学研究领域的投入不断增加,我国科学家在青藏高原、横断山脉、喜马拉雅地区和黄土高原等区域的保护生物学研究取得了重要进展,涵盖生物多样性的起源、演化与维持机制、生态系统服务与功能、物种及生态系统响应全球变化机制、物种濒危机制等多个关键领域,相关成果已陆续发表在Nature、Science、Cell及PNAS等国际学术期刊上,展现了中国在这一领域的原创性贡献。
另外,自20世纪90年代开始,我国科学家依托调查与监测数据,系统开展了国家物种受威胁状况评估工作,并陆续发布了《中国植物红皮书》《中国濒危动物红皮书》《中国物种红色名录》《中国生物多样性红色名录》及《云南省生物物种红色名录》等一系列重要评估报告。这些研究成果和评估报告,为西部地区的生物多样性及濒危物种保护的相关决策提供了坚实的科学依据,也为国家及地方重点保护野生动植物名录的修订,提供了强有力的科技支撑。
相关研究平台建设,有效支撑了国家就地保护和迁地保护网络
我国逐步构建了覆盖西部地区的多个生物多样性和生态系统监测网络,包括中国生态系统研究网络(CERN)、中国生物多样性观测网络(China BON)和中国生物多样性监测与研究网络(Sino BON)等,为自然保护地建设和保护效果的评估提供了强大的数据支撑。相关监测和科学研究成果,有效支撑了以国家公园为主体的自然保护地体系建设。我国目前已经设立了三江源、大熊猫等5个国家公园,并遴选出了49个国家公园候选区,占我国陆域面积的10.3%。
此外,我国已建立动物园、野生动物园(动物展区)240多个、野生动物收容救护和人工繁育场所近300处;建立植物园(树木园)约200个,迁地栽培活体植物约2.8万种;设立了国家植物园和华南国家植物园,发布了《国家植物园体系布局方案》,将分布在西部的成都、昆明、西双版纳、林芝、秦岭、西宁和伊犁—吐鲁番等7个植物园列入候选国家植物园名单。
我国还建成了世界第2位、亚洲最大的野生生物种质资源库——中国西南野生生物种质资源库,通过规模化保存、技术创新、国际合作和科研支撑等多方面努力,该资源库有效保障了国家生物战略资源安全,并为可持续发展提供了重要支撑。展望未来,国家公园体系将与国家植物园体系协同联动,共同构建起我国生物多样性保护的新格局。
科技支撑我国西部生物多样性保护的主要挑战
部分类群和区域调查监测不足,数据缺乏共享和整合机制,无法支撑系统理论研究
西部地区虽已部署开展了广泛的生物多样性调查,建立了多个生物多样性监测网络,但目前保护和监测仍侧重于动物和植物,真菌多样性保护起步较晚,监测不足。部分地区如边境沿线和冰川河谷等区域,由于地形复杂,交通受限,存在研究薄弱区域。此外,现有监测网络智能化水平较低,缺乏网格化本底调查数据,信息化程度和数据更新频率低,缺乏有效的数据共享和整合机制,无法支撑重大理论前沿问题的系统性研究。
深层次生物多样性科学规律认识不足,缺乏重大理论突破
西部地区涵盖了从热带到寒带、从湿润到干旱的各类自然生态系统类型,堪称地球生态系统的缩影,是研究生物多样性形成演化等重大前沿理论问题的天然实验室。我国是生物多样性超级大国,但生物多样性重大理论前沿问题的研究水平与大国地位严重不符,缺乏原创性重大理论突破。对生物多样性维持与演变规律等深层次科学规律认识不足。例如,我国生物多样性格局是如何形成的、为什么西南山地和青藏高原会有如此丰富的物种多样性等国际进化生物学和保护生物学的前沿热点问题缺乏理论性突破。
遗传多样性调查和应用缺乏,重大工程的规划和实施缺乏系统支撑
遗传多样性调查研究严重不足,保护实践中应用较少,严重影响了我国遗传资源的有效保护和深度挖掘,以及野生生物资源的可持续利用和生物多样性科学的发展。此外,由于缺乏系统和原创性研究,我们对自然规律的认识不够深入全面,使得重大工程在部署和实施时,缺乏系统思维和系统治理理念,片面追求单一数量指标,带来了诸多生态和社会经济问题。
跨境生物多样性保护多边合作机制不健全,外来入侵物种风险防控有待加强
西部地区覆盖我国陆地边境线的82%,边境线长,且极易暴露于外来入侵物种和流行疾病的威胁当中。目前区域性国际合作与跨境保护机制不够健全,跨境生物多样性监测与保护、资源收集与利用、外来物种入侵的监测与预警等领域的合作刚刚起步,在国际资源获取、信息资源挖掘、知识产权保护、国际参与度及资源高效利用等方面仍需进一步提升。此外,西部边境区域,外来入侵物种和疫源疫病动物的本底不清,物种入侵风险和疾病传播风险的预警防控不够,多数情况下只能被动应对外来入侵物种和动物疫病等重大风险,经济社会损失风险较大。
部分区域就地保护和迁地保护体系不完善
尽管西部地区分布有超大型自然保护区群,但关键生物多样性区域被保护的比例有限,存在保护空缺,部分珍稀濒危物种的栖息地尚未得到有效保护。另外,我国西部地区植物园的整体功能设计和协调性不高,部分区域植物迁地保护还未覆盖。例如,青藏高原仅有1个植物园(华西亚高山植物园,四川都江堰),作为青藏高原主要组成部分的青海和西藏在植物园建设方面还几乎处于空白;黄土高原植物园中迁地或近地保护点数量较少,太原植物园、兰州植物园等还未形成较完善的迁地保护规划与措施,黄土高原北部物种的迁地保护缺乏。
生物多样性人才队伍相对薄弱,年轻一代战略科学家稀缺
生物多样性相关的生物分类、生物地理等基础学科,与其他学科领域相比,在资源争取、成果评价及人才集聚等方面都处于劣势。西部地区多位于欠发达省份,受区域发展和工作环境的限制,对人才的吸引乏力,稳定人才的外部环境还显不足。能够运用新技术,实现学科交叉的青年科技人才和战略科学家极为稀缺,分类学等基础学科面临人才断层的问题,有些类群的研究人员甚至已经“濒危”。
科技支撑我国西部生物多样性保护的发展建议
推动生物多样性监测卫星研发,构建智能化保护监测和决策平台
推动生物多样性监测卫星的关键技术研发,在全国范围内建立以全疆域、全天候、高分辨率生物多样性监测卫星,低成本、长续航、高智能生物多样性监测无人机和非损伤性、高效环境DNA采集等高新技术为代表的“空天地海”生物多样性人工智能探测系统。系统开展大型真菌物种多样性的野外调查与评估工作,重点聚焦疑似灭绝、受威胁和数据缺乏等类群,建立布局合理、功能完善的监测网络体系。结合新一代人工智能(AI)+生物技术和大数据探索,构建“AI智能化生物多样性保护监测和决策平台”,服务于我国西部乃至全国的生物多样性研究、保护和精准管控。
开展多学科交叉生物多样性系统研究,实现重大理论突破
创新生物多样性研究范式,建议启动“生物多样性保护与治理科技支撑重大专项”,统筹遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性3个层次,将生物多样性保护、气候变化和国土空间规划等整合考虑,全面推进生物多样性保护系统研究。充分发挥西部地区天然实验室的优势,面向重大科学前沿,提出具有中国特色的生物多样性保护科学理论,搭建技术创新研究平台,加强学科交叉和联合攻关,开展生物多样性形成与维持机制、物种适应演化和濒危机制等基础理论研究,实现重大突破。
开展野生生物遗传多样性本底调查,加强生物资源开发利用研究
部署开展全国野生生物遗传多样性调查和研究。加强生物遗传资源的开发利用研究,基于新一代生物学技术的研究平台,充分挖掘生物遗传资源在解决粮食安全、生命健康和环境问题等方面的重要潜力,大力发展特色生态优势产业。建议与国际知名科研机构和领域著名科学家合作,建立国际科学联盟,启动“濒危野生物种数字诺亚方舟国际大科学计划”,通过解析和保存濒危物种的高质量完整基因组,建立物种拯救和重现的技术体系,为濒危物种的拯救和灭绝物种的复活提供技术支撑。
推动建立跨境生物多样性保护战略合作网络,维护区域生态安全
以“一带一路”倡议为契机,依托政府间长效合作机制,进一步完善全球生物多样性保护国际合作体系,推动国内国际深度开放合作;加快与周边国家和地区建立跨境生物多样性保护联盟,建设跨境生物多样性保护廊道,推进实验室和野外台站共建以及资源共享;开展外来入侵物种和疫源动物的本底调查,构建外来入侵物种跨境溯源和疫病动物分布数据库,研发外来入侵物种和疫病的可持续防控、拦截和治理技术,建成预警—控制—拦截一体化的管控体系。推动跨境生物多样性保护的全面一体化,构建区域、国家及全球的生态安全屏障。
统筹推进西部地区国家公园和国家植物园建设
西部地区是我国生态安全的重要屏障,生态大保护是其重要的战略定位。未来需综合考虑气候变化和人类活动等因素的多重影响,统筹规划西部地区以国家公园为代表的就地保护网络和以国家植物园为代表的迁地保护网络体系,遵循自然地理规律,构建适宜的山水林田湖草沙冰空间配置模式。有序推进西部地区国家公园候选区和候选国家植物园建设。
加强生物多样性研究人才队伍建设,引领全球生物多样性研究
加大生物多样性调查和分类学研究人才的支持和政策引导,实现项目布局倾斜,稳定生物多样性研究、保护和管理队伍,着力培养掌握新技术的分类学专业人才、生物多样性信息化专业人才、跨境生物多样性保护和管理人才及战略科学家,提升人工智能技术和大数据在生物多样性研究和保护的服务能力。加强人才队伍建设,重视本土人才的培养,制定适合西部的人才政策,构建合理的生物多样性研究、保护和管理的人才结构体系和梯队,引领全球生物多样性研究。
(作者:魏辅文,中国科学院动物研究所 江西农业大学;孙航,中国科学院昆明植物研究所;朱教君,中国科学院沈阳应用生态研究所;李保国,西北大学生命科学学院;乔格侠、朱江、平晓鸽,中国科学院动物研究所;陈世龙,中国科学院西北高原生物研究所。《中国科学院院刊》供稿)