塔纳河是肯尼亚第一长河,发源自有“肯尼亚水塔”之称的肯尼亚山,提供了全国75%的水电能源和首都内罗毕95%的城市用水,并通过农业和放牧支持了流域内数百万人的生计。该流域具有典型的雨旱节律,并位于两个全球生物多样性热点之内(上游肯尼亚山区域属于“东非山地森林,Eastern Afromontane”,下游三角洲区域属于“东非海岸带森林,Coastal Forests of Eastern Africa”)。
雨旱节律作为东非地区极具代表性的气候特征,是主导东非社会-生态系统运行的核心要素,关系到人类福祉和生物多样性保护。准确识别雨旱节律下的生态系统服务动态并将其纳入区域生态保护与管理策略,有助于东非地区可持续发展目标的实现。
中-非中心以东非典型区域——肯尼亚塔纳河流域为研究区域,定量评估了淡水供给、土壤保持、净初级生产力和生物多样性维持四项关键生态系统服务在雨旱季之间的动态,创新提出了“代表性-稳定性”保护区识别框架,并基于“源地-阻力面-廊道”范式在季节尺度上开展了生态网络构建,为雨旱节律下的生态系统高效保护提供新思路。
图1. 塔纳河流域土地覆盖空间格局与现有保护区分布(a),海拔(b), 和土地覆盖类型比例(c)
研究表明,塔纳河流域的四项关键生态系统服务均在雨季大幅提升,尤以中游丘陵地区最为明显。通过综合评估得到四种生态系统服务的优先保护区共20,758 km2,如纳入雨旱节律要素可使各项服务的保护效率提高14.55%-82.79%(图2)。结果也显示长旱季的生态阻力较其他季节明显升高,其廊道面积比长雨季收缩了33.87%,且阻力重心向流域中游地区转移(图3)。研究指出,雨旱节律会引起生态系统服务的季节间波动,并对流域的景观连通性造成影响。
图2. “代表性-稳定性”框架下的塔纳河流域优先保护区识别
图3. 雨旱节律下的塔纳河流域生态阻力冷热点(a)与重心动态(b)
研究团队进一步对该流域开展了保护优先级评价,识别出一级优先保护区共4,388 km2以及首要廊道共9,859 km2,作为流域生态系统服务和景观连通性保护的核心(图4),提出了“两区,两轴,五节点,多廊道”的流域整体生态保护格局和管理措施。
图4. 雨旱节律下的塔纳河流域分级生态网络(a),优先保护区与首要廊道的土地覆盖组成(b),和现有保护空缺(c)
研究成果以“Integrating seasonal variation into conservation planning can provide extra benefits: A case study in the Tana River Basin, Kenya”为题发表于Ecological Indicators。
中国科学院武汉植物园博士研究生黄嘉诚为该论文第一作者,禹丝思助理研究员和严雪研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2023YFE0207900)以及中国科学院中-非中心重点项目(SAJC202403)的资助。
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