划定生物多样性红线PB (Planetary boundaries) for biodiversity

人类的生存和繁衍依赖着地球功能的正常执行，而各种人类活动通过影响生态系统的组成结构和过程使该功能逐渐退化。通常，生态系统受到影响的强度和其生态系统功能之间呈非线性关系（non-linearity），即影响强度一旦超过某一阈值（threshold），则生态系统功能将急剧下降（decline abruptly）趋向崩溃（collapse）。地球生态红线（Planetary boundary）的概念定义了应该将人类活动对生态系统的影响强度控制在何种红线（boundary）之下以避免超过阈值^[1]。

Planetary boundaries estimate a safe operating space for humanity with respect to the functioning of the Earth System.

根据人类活动影响生态系统的途径可以定义多种生态红线，例如与气候变化相关的红线（控制平均气温或大气二氧化碳浓度阈值），与元素循环相关的红线（控制N和P的输入阈值），与土地利用相关的红线（控制森林/草地转变为农田的比例等），与生物多样性相关的红线（planetary boundaries for biodiversity，以下详述）。对于每一种生态红线，都有一个生态系统功能响应控制变量（control variable，即各种上述的人类影响方式）变化的曲线。我们需要明确生态系统功能-控制变量之间的具体响应方式，以确定阈值和红线。

目前而言，有关生物多样性保护的阈值或红线的划定还是以主观为主。在Johan Rockström^[1]等人提出与生物多样性相关的生态红线概念时，主要考虑的是物种灭绝速率。全新世（Holocene）的背景物种灭绝速率是每年每百万物种中有0.1~1个物种灭绝（E/MSY），而人类世（Anthropocene，以工业革命为始）的物种灭绝速率是背景值的100~1000倍，即每年每百万物种中有10~100个物种灭绝。作者提出应该将物种灭绝速率控制在背景值的10倍之内，即1E/MSY。

后续又出现了多种定义生物多样性生态红线的方法，主要是用其他指数代替灭绝速率。例如Scholes提出的生物多样性完整性指数（biodiversity intacness index, BII）可以计算目标生态系统的丰度（或多度）与参考生态系统丰度（或多度）的比值^[2]，Newbold等人在此基础上以90%的完整性指数为红线，全面评估了全球各地的生物多样性现状^[3]；Mace提出的使用遗传多样性（系统发育多样性）、功能多样性和生物群落区完整度等指标^[4]。

通过研究和评估各地生物多样性所受影响程度是否超过红线，可以提供生物多样性现状的信息，并为保护工作的资源配置提供指导。

---

1. Planetary boundaries: exploring the safe operating space for humanity ↩ ↩

2. A biodiversity intactness index ↩

3. Has land use pushed terrestrial biodiversity beyond the planetary boundary? A global assessment ↩

4. Approaches to defining a planetary boundary for biodiversity ↩