PNAS

中文题目： 土地利用和土地覆盖的变化决定了保护区的可持续性和影响

英文题目： Land-use and land-cover change shape the sustainability and impacts of protected areas

作者： Determinants and impacts of protected area removalsAnteneh T. Tesfaw, Alexander Pfaff, Rachel E. Golden Kroner, Siyu Qin, Rodrigo Medeiros and Michael B. Mascia

发表日期： 2018-02-12

摘要

保护区（PAs）仍然是保护生物多样性和生态系统服务的主要政策，但当发展利益迫使他们到森林砍伐压力较低的地方时，已被证明影响有限。鲜为人知的是，这种利益也会导致保护的广泛调整、减少或取消。我们通过提出和测试对PADDD风险和森林砍伐影响的讨价还价解释，为应对PADDD提供信息。我们研究了最近在巴西亚马逊的朗多尼亚州为水电开发和农村居民点而进行的退化。结果支持两个假设：（i）无效的保护区（即那些内部毁林率与附近的毁林率相似的保护区）更有可能被退耕；（ii）无效保护区的退耕导致有限的（如果有的话）额外毁林。我们还报告了无效部分被升级的情况。总的来说，我们的结果表明，加强保护区的生态影响会增强其法律持久性。

研究背景

土地利用和土地覆盖物的变化（LULCC）反映并形成了经济发展和生物多样性保护之间的全球相互作用。在20世纪下半叶，对经济发展的追求导致24%的地球表面转化为耕地，损失了35%的红树林和20%的珊瑚礁。在同一时期，全球国内生产总值增长了六倍（平均年增长率为3.9%），但全球“总资本存量”可能已经下降，因为自然资本消耗的经济收益往往被消耗掉，而不是投资于其他形式的资本。

考虑到多重目标，许多政策旨在塑造LULCC，以促进经济发展和生物多样性保护之间的协同作用或尽量减少折衷。权衡一直是保护区（PAs）的核心问题，它是地方、国家和国际保护政策的基石。全球超过20万个保护区覆盖了1980万平方公里，相当于所有陆地和内陆水域的14.7%。保护区的治理方式多种多样，从严格禁止人类活动到各种“采掘保护区”的有限开发权，但大多数保护区旨在塑造（包括扭转）LULCC轨迹。

参与式决策过程和复杂的软件应用通过促进保护收益和经济机会成本的复杂计算，为保护区的选址和治理选择提供信息，这些计算受到生物地理、发展模式和无数其他因素的影响。因此，保护区往往建立在机会成本低、毁林压力小的土地上，限制了保护区产生实质性保护影响的潜力。例如，在巴西亚马逊的阿克里州，在高毁林压力地区的多用途保护区比其他更严格的保护区更能减少毁林。然而，背景和政治制度很重要，因为这一结果在亚马逊的其他州并不成立。

我们研究了LULCC与取消保护区法律保护的一个普遍但未被重视的现象之间的相互作用。保护区降级、缩减和退化（PADDD）。“降级”是指对保护区内人类活动的数量、规模或范围的法律限制的减少（即对额外人类活动的法律授权）；“缩小”是指通过法律边界的改变而切除土地或海域，从而导致保护区面积的减少；“退化”是指整个保护区失去法律保护。自20世纪初以来，在70个国家记录了超过2349个PADDD事件，影响170万平方公里，包括具有全球生物多样性重要性的地区。PADDD的近因与工业规模的资源开采和开发、当地的土地利用压力和土地利用权要求有关，在较小的程度上与保护规划过程有关。对PADDD的风险因素知之甚少，尽管初步分析表明，靠近人口中心的大型保护区更有可能经历PADDD初步研究表明，PADDD对热带森林的生态影响是异质性的。PADDD加速了马来西亚半岛和秘鲁的森林砍伐和碳排放，但对巴西亚马逊的森林砍伐没有明显的短期影响。

为了促进对PADDD和LULCC之间关系的初步了解，我们提出并测试了一个概念性框架，以描述PADDD的风险和影响。首先，我们认为，可以用一个单一的概念框架来理解观察到的PADDD风险和影响的变化，这个概念框架的重点是导致PADDD事件的过程。我们的框架是基于两个简单的想法：（i）PADDD的保护成本（放弃的生物多样性和生态系统服务）以及PADDD的发展收益在整个景观中都是不同的；（ii）保护和发展中的关键参与者之间的讨价还价意味着PADDD在保护成本低和发展收益高时更有可能发生。我们以巴西亚马逊的朗多尼亚州为例，实证研究了与水电开发和农村居民点相关的PADDD事件。选择朗多尼亚州的原因是有足够数量的时间上合适、空间上明确的PADDD事件，而且都在一个治理单位内。根据我们的概念框架，我们从经验上考虑与这些PADDD事件相关的风险因素，风险是否因PADDD的近因而不同，以及这些PADDD事件对LULCC的影响。最后，我们讨论了我们研究的科学和政策含义，这为研究保护区和其他环境干预措施的治理动态提供了一个视角，对生物多样性保护和其他LULCC政策有影响。

研究结果

（1）与水电有关的退化

与我们的假设相一致的是，一个以保护为导向的机构将抵制有效保护区的PADDD，我们发现，过去的保护区有效性是一个统计上的重要因素，预示着较低的退化率。在模型1中，我们使用森林砍伐的内部比率、附近的比率以及两者的相互作用；在模型2中，我们使用有效性百分比；在模型3中，我们使用二元有效性指标。

在模型1中，有效性较低的保护区，如2001年至2006年较高的内部毁林率，更有可能在2010年被退化。这一发现得到了模型2和模型3中连续和二元有效性指标的支持。2001-2006年期间更有效的保护区在2010年被退化的可能性较小。此外，2007-2009年的保护区有效性不是退化的一个重要预测因素，可能是由于决策的时间。

另外，虽然以保护区周围10公里的缓冲区内的森林砍伐率衡量的保护区的压力本身并不能预测退化的速度，但内部和附近的比率的相互作用是很重要的。其含义是，对于任何给定的内部森林砍伐率，当附近的森林砍伐率较高时，保护区被认为是更有效的（即如果更多的森林砍伐压力被保护区所面对和抵制）。我们表明，相对于外部森林砍伐率而言，这种较高的有效性水平使保护区在2010年不太可能被退化。

最后，为了与农村定居的退化进行比较，我们还研究了PADDD与传统LULCC驱动因素的关系，发现只有一个稍微显著的关系。由于我们之前在模型1中控制了森林砍伐率，因此不存在显著性就不那么令人惊讶了。就与驱动因素的进一步关联而言，除了它们在森林砍伐中的作用外，只有与大城市的距离在模型1和2中对退化风险有显著影响，尽管这种影响很弱。这表明，水电的退化风险并不倾向于与城市市场对毁林压力的作用完全相关。我们在下面讨论这个问题。

（2）与农村居民点有关的退化

正如水电一样，对农村居民点退化的分析表明，保护区的有效性历史是退化风险的一个重要因素。较高的内部森林砍伐率，表明已经退化的保护区，与退化的可能性较高相关。在模型2和3中，使用百分比有效性的连续和二进制措施，结果比水电相关的退化要弱。对于农村居民点PADDD事件，只有最早的连续有效性衡量标准是显著的。

再次，内部和附近毁林率的相互作用表明，对于任何给定的内部毁林率，如果附近毁林率较高，则退化的可能性较低。与水电相关的退耕还林的情况类似，退耕还林的决定有可能早在法律变化本身之前就开始了。

最后，在传统的LULCC驱动因素在森林砍伐中的作用之外寻找关联，并控制森林砍伐，对农村定居者退耕的影响与他们在热带森林砍伐中的传统作用一致。具体来说，为农村居民点退化的保护区往往更接近于铺设的道路。因此，与水电的PADDD相比，农村居民点的PADDD与农业利润更为吻合。

（3）缩减-升级的事件

Rio Sao Domingos州可持续产出森林和Rio Vermelho B州可持续产出森林的演变表明保护和发展机构之间的讨价还价。在每个保护区中，保护区的一部分被缩小（即该地区失去了法律保护），而同一保护区的另一部分被升级，即该地区获得了更严格的法律保护（图2）。我们假设，鉴于PADDD的经济收益（随水电地形的变化而变化）和PADDD事件的环境成本（随保护区内的有效性变化）的变化，这种缩小-升级的动态可能发生。正如预测的那样，这些保护区中每一个升级的土地所经历的内部森林砍伐远远少于这些保护区中缩小的部分。这可能反映了一种“双赢交易”的尝试。在保护区有效的地方，保护得到加强；然而，在保护区已经无效的地方，保护被逆转（PADDD）以允许进一步发展。

图2 (上)Rio Vermelho B州立可持续产出森林和(下)Rio Sao Domingos州立可持续产出森林的森林损失和毁林率

​

注：A和C显示了与原保护区的升级部分相比，缩小的（以前的保护）土地的森林损失。森林损失对应四个时间段：2001-2006年和2007-2009年（法律变更前的时期），2010年（法律变更的年份），2011-2014年（法律变更后的时期）。B和D显示了与升级后的保护区相比，缩小后的土地的森林砍伐率。红色虚线表示法律变化发生的时间。

研究结论

新的证据显示，保护区（PAs）的边界及其保护水平经常发生变化，但对这些法律变化的根本原因及其对生态系统的影响知之甚少。对于巴西亚马逊地区朗多尼亚州的保护区的退化（即保护的取消），我们的研究表明，在阻止森林砍伐方面不太有效的保护区更可能被退化。对于那些已经被砍伐的保护区来说，退化对森林砍伐的额外影响有限，如果有的话。与科学文献所承认的治理影响保护结果一致，改善保护区结果的治理也提高了其法律持久性。我们关于这种关系的证据表明了研究的方向和决策者需要重新审查关于保护区的传统智慧。

文献来源：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1716462115

转自：早晚地理

以上中文翻译为译者个人对于文章的概略理解，论文传递的准确信息请参照英文原文。

1、Python语言在地球科学交叉领域中的实践技术融合应用

2、Python近红外光谱分析与机器学、深度学习方法融合技术

3、Citespace和vosviewer文献计量学可视化SCI论文高效写作方法

4、双碳目标下基于“遥感+”融合技术在碳储量、碳收支、碳循环等多领域监测与模拟实践应用高阶培训班

5、R语言空间分析、模拟预测与可视化高级应用技术

6、Python-GEE遥感云大数据分析、管理与可视化技术【西安理工大学】

7、CMIP6数据处理方法与典型案例分析

8、GIS在地质灾害危险性评估与灾后重建中的实践技术应用及python机器学习灾害易发性评价模型建立与优化