用生物多样性数据验证累积影响评估的准确性：评估南非海洋生态系统状况的新方法 - 海洋生物多样性调查方法

那年那人 · 发表于海洋科普 2024-7-23 04:40:03

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评估海洋生态系统的健康状况，对于保护海洋至关重要。但是，由于海洋生态系统非常复杂，而且人类又很难去了解其中的情况，所以这一直都是个大难题。近年来，累积影响评估 (CIA) 已成为评估环境影响的流行方法。“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，2024年2月19日，发表于《海洋学与渔业科学》期刊上的一项研究表明，传统的累积影响评估方法可能无法准确反映海洋生态系统的状况。这项研究由南非开普敦大学的 Kaylee P. Smit 等人进行。该研究的目的是验证模型评估数据的可靠性，并提供了一种综合的方法来评估和监测岩礁生态系统的健康状况。

传统的评估方法，通常都是依靠大范围的累积影响评估，但是，很少有研究真正出去实地验证这种方法，也没法很好地捕捉到生态系统的微小变化和地方性的不同。这个研究通过实地采集的生态数据，发现了在不同地方和不同生物群体中，累积影响评估的适用性有所不同，这样就填补了以前评估方法的一些不足之处。这项新研究，为海洋生态系统状况的评估提供了一种新的方法，并有助于提高海洋保护的科学性。

研究人员探讨了使用生物多样性数据来验证累积影响评估在南非海洋生态系统状况评估中的可靠性。作者指出，准确评估生态系统状况对于系统性保护规划、海洋空间规划以及其他有效的基于区域的保护措施至关重要。然而，评估动态且常常难以进入的海洋生态系统的状况极为困难，是全球性的挑战。

首先，这篇文章就提到了南非在评估和报告国家海洋生态系统状况时广泛采用的一种方法，即累积影响评估（Cumulative impact assessments）。作者指出，尽管这种方法对于国家报告很有用，但管理层也需要更精细尺度的生态数据来支持决策。为了解决这一挑战，作者运用HELCOM BEAT方法，使用原位生态数据来识别南非可应用的方法和指标，以进行综合生态系统评估，并评估当前累积影响评估作为条件代理的适用性。

研究人员发现，在不同地点，鱼类的数量更容易受到人类活动的影响，相比之下，海底生物的数量受影响较小。而且，不同地方的反应也不一样。这个研究还强调了在具体地点上，实际情况和广泛的累积评估结果有所不同，这一点通常被忽视。因此，研究表明，用来衡量海洋生态系统状况的累积影响评估分数并不适用于所有情况，尤其是在考虑到不同的压力来源、生物指标和地区时。

文章强调，仅基于累积影响评估分数进行的保护决策，可能会误传环境的实际状况，这使得在更精细的尺度上进行管理决策变得困难。因此，自然保护倡议需要在区域范围内进行调整，以有效解决每个地区的独特压力和条件，并应根据细粒度的变化进行调整，而不是采用一刀切的方法。

研究区域显示了阿古拉斯陆架和纳塔尔陆架生态区的采样地点（黑色方块）。主地图上浅蓝色的方框勾勒出了每个生态区内的采样区域（每个区域包含三个采样地点）。每个地点的主要珊瑚礁群用红色星星标示。海洋保护区被阴影标示并且呈蓝色（浅蓝色 = 受控区，深蓝色 = 限制区）。图源：Smit, K. P., Sink, K. J., Shannon, L. J., Bernard, A. T. F., & Lombard, A. T. (2024).

具体研究方法

该研究的主要内容包括三个部分。首先是，利用现场数据进行综合生态系统评估，以确定南非岩礁生态系统的实证生态状况。第二部分利用南非国家生物多样性研究所（SANBI）每5-7年进行一次的南非国家生物多样性评估（NBA）的数据。研究人员使用了该报告中的累积影响分数作为模拟生态系统状况的度量，并关注了岩礁地点的条件类别。因此，对于本研究，研究人员区分了三种生态系统状况：基于NBA的模拟状况，使用现场数据和选定指标的实证状况，这些都试图估算岩礁生态系统的实际状况，即“生态系统状况”或“生态状况”。研究的第三部分是比较实证状况测量值与NBA模拟值，以验证当前累积影响评估的准确性。

该研究的主要目标包括以下几点：

从各种人类压力不同的地点收集岩礁生态系统的现场鱼类和底栖群落数据。

应用NEAT和BEAT方法中的不同分析技术，使用每个地点的鱼类和底栖群落指标计算实证状况得分。

比较不同地点（根据位置和保护措施）上的现场实证状况得分（鱼类和底栖生物）。

分析现场实证状况的模式与模拟累积影响评分的关系。

比较累积影响评估中定义的条件类别与实地测量的条件类别。

该研究在南非东南海岸进行，跨越了两个架海生态区：温暖亚热带纳塔尔架和温暖温带阿古拉斯架，每个生态区各有三个地点。为了获得人类压力的梯度，研究人员在每个生态区的三个地点内外采样了岩礁，包括设立的海洋保护区（MPAs）。在数据收集和处理过程中，又收集了与方法学偏差相关的环境变量和协变量。这些环境变量包括底部温度、深度和栖息地描述变量。每个样本还根据平均能见度和水柱百分比进行了标准化，这些因素可以根据当天的海况和BRUV系统的方向而变化。

该研究采用了诸如鱼类长度和生物量等指标来评估生态系统状况，这些指标已被证明对渔业活动和其他压力产生响应，并被广泛用于检测生态系统结构和功能的变化。通过这些指标，研究旨在识别那些可以检测变化并代表生态系统状况的指标。

研究的主要结论

该研究基于对南非的阿古拉斯架和纳塔尔架进行的综合生态系统评估，通过广义加性模型（GAMs）比较不同地点的经验条件得分发现，地点的效应与生态区的交互作用在所有模型中都是显著的。鱼类和底栖指标得分对模型协变量的反应有所不同，但总体上，鱼类条件得分与温度、深度和栖息地变量显著相关，而底栖条件得分与未固化沉积物百分比、深度和地形相关。

从综合生态系统评估来看，在纳塔尔架生态区，鱼类指标显示出一致的模式，而在阿古拉斯架生态区，阿尔戈阿湾-开发地点和茨西克玛国家公园海洋保护区之间没有显著差异。底栖指标在阿古拉斯架生态区的各地点之间也没有显著差异，但在纳塔尔架生态区，德班-开发地点的底栖社区条件明显较差。

从累积影响评估来看，通过GAMs分析发现，鱼类指标与累积影响评分在纳塔尔架生态区呈现显著负相关，而在阿古拉斯架生态区仅有鱼类EQR显示出显著相关性。底栖指标在阿古拉斯架生态区没有明显的相关模式，而在纳塔尔架生态区则呈现出最初随着累积影响评分增加而增加，然后在高累积影响水平下下降的趋势。

因此，可以看出实地条件与模型估算的差异。比较基于累积影响评分和实地生态数据的条件类别，发现两者之间存在明显差异，特别是在地点和地区尺度上。总体而言，实地生态数据倾向于将珊瑚礁分类为更糟糕的状态，而基于模型估算的累积影响评分则显示了更多的地点之间的明显差异。

感兴趣的“海洋与湿地”读者可以参看这项研究的全文，参见：

Smit, K. P., Sink, K. J., Shannon, L. J., Bernard, A. T. F., & Lombard, A. T. (2024). Groundtruthing cumulative impact assessments with biodiversity data: Testing indicators and methods for marine ecosystem condition assessments in South Africa. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems, e4096.

https://doi.org/10.1002/aqc.4096

海洋与湿地·小百科

嵌套环境生态系统评估工具

嵌套环境生态系统评估工具 (Nested Environmental Ecosystem Assessment Tool，简称NEAT) 是欧盟海洋战略框架指令 (MSFD) 框架下开发的一套指标和方法，用于评估海洋生态系统的状况。NEAT它涉及评估多种生态系统指标，以全面了解生态系统的状态和功能，旨在帮助欧盟成员国评估其海洋水域的生态状况，并制定必要的措施来改善其状况。

累积影响评估

累积影响评估（Cumulative Impact Assessment）是一种评价方法，用于评估人类活动对特定区域或生态系统的总体影响。它旨在综合考虑多种人类活动对生态系统造成的累积影响，从而更全面地了解生态系统的状况和健康程度。这种评估方法在环境管理和保护领域中得到了广泛应用，特别是在制定生态系统保护政策和规划人类活动的空间分布时。

通常来说，在累积影响评估中，各种人类活动（如渔业、旅游、污染排放等）对生态系统的影响被综合考虑，并以一种综合的方式进行量化。一般来讲，这些影响会根据其类型、强度和持续时间进行分类和权衡，以确定其对生态系统的总体影响。累积影响评估通常涉及多种数据源和方法，包括现场调查、遥感技术、模型预测等。通过这些手段，可以对不同人类活动对生态系统的影响进行评估和量化，并最终得出一个较为综合的评估结果，以指导管理和保护措施的制定。

本文提到的用生物多样性数据验证累积影响评估，是指利用现场生态数据，特别是鱼类和底栖生物数据，来验证以累积影响评分作为生态系统状况代理的方法。研究采用了现场采样和观察的方法，以确定岩礁生态系统的实际状况，并将这些实地测量的状况与模拟的累积影响评估进行比较，以验证后者的准确性和可靠性。

赫尔辛基委员会生物多样性评估工具

赫尔辛基委员会生物多样性评估工具（HELCOM Biodiversity Assessment Tool，简称HELCOM BEAT），是赫尔辛基委员会生态系统健康评估工具（HELCOM Ecosystem Health Assessment Tool）的一部分。赫尔辛基委员会亦即“波罗的海海洋环境保护委员会”，旨在保护波罗的海的环境和生物多样性。HELCOM BEAT主要用于评估波罗的海及其流域的生物多样性状况，并为管理和保护决策提供科学依据。不过，尽管这种方法本来是用于波罗的海，但近年来也被逐渐扩大、应用于其他地区，包括本文中提到的南非。

通常来说，HELCOM BEAT涉及多种生物多样性指标和评估方法，包括但不限于物种多样性、生态系统功能、栖息地类型和生态系统服务。它基于对不同生物多样性指标的采样和分析，通过综合多种数据来源来评估生物多样性的健康状况。这些数据可以来自现场采样、监测网络、文献综述等多种渠道。HELCOM BEAT的目标是提供一个综合的、科学基础的评估工具，帮助各成员国和利益相关方了解波罗的海地区的生物多样性状况，并制定相应的管理和保护措施。通过对波罗的海生态系统的健康状况进行全面评估，HELCOM BEAT有助于保护和恢复该地区的生物多样性，促进可持续的海洋管理和利用。

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新闻源 | Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems

编译 | 王芊佳

审核 | Sara

排版 | Sara

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