如果海平面上升，陆地上的动物怎么办？
如果海平面上升，陆地上的动物怎么办？
如果海平面持续上升，生活在陆地上的动物将面临怎样的命运？哪些动物可能失去栖息地，又有哪些地方能够成为它们未来的“新家园”？
北京时间10月9日，中山大学生态学院马亮、陈雅萍团队联合国内外科研人员，在《科学》（Science）发表研究成果，系统评估了未来海平面上升对全球34,120种陆生脊椎动物的潜在影响，并进一步识别了具有重要保护价值的潜在“避难所”。这项历时两年多的研究，将海平面变化预测、动物生态学和保护生物学等不同领域的方法相结合，为应对海平面上升带来的生物多样性风险提供了新的科学依据。
马亮、陈雅萍团队在Science上发表研究成果
研究发现，到本世纪末，全球约1.43万至1.53万种被研究的陆生脊椎动物可能受到不同程度的栖息地淹没影响，最高占研究物种总数的45%。不过，受到影响并不意味着这些物种都将失去大部分栖息地或面临灭绝，不同物种受到影响的程度存在明显差异。更值得关注的是，研究识别出的超过96%的潜在“避难所”位于现有自然保护地之外，为未来优化生物多样性保护布局提供了新的科学参考。
从一次学术午餐会上的思想碰撞，到跨越多个学科、覆盖全球3万多种动物的风险评估，中山大学科研团队通过不同学科知识和方法的融合，将原本难以在全球尺度回答的科学问题转化为可以系统分析的研究课题。
一场学术午餐会，开启跨学科合作
2019年，一种名为珊瑚裸尾鼠的小型哺乳动物被澳大利亚政府正式宣布灭绝。这种曾经生活在澳大利亚北部一座低洼珊瑚礁岛屿上的动物，被认为是受气候变化影响而灭绝的代表性物种之一。相关研究指出，海平面上升造成的栖息地丧失是其灭绝的重要原因。
类似的威胁正在世界多地出现。在荷兰瓦登海岛屿，海水越来越频繁地淹没蛎鹬的繁殖地；在北美大西洋沿岸，盐沼麻雀的巢穴也面临不断增加的淹没风险。全球海平面还在持续上升，世界气象组织数据显示，2015年至2024年，全球平均海平面上升速率达到每年4.7毫米，是1993年至2002年的两倍以上。
然而，过去关于海平面上升的研究更多关注沿海城市、人类社会和湿地生态系统，对陆生动物的影响则主要关注局部地区或少数代表性物种。全球究竟有多少动物可能面临类似珊瑚裸尾鼠的处境，尚缺乏系统、精细的评估。
中山大学的这项研究，最初源于一次学术午餐会。中山大学生态学院有定期举办学术午餐会的传统，不同研究方向的教师借此分享最新研究进展。一次交流中，刚加入学院不久的陈雅萍副教授介绍了自己在滨海湿地生态学和海平面变化预测方面的研究，展示了如何利用遥感和空间分析技术精确重塑过去及模拟未来不同地区海平面的变化。这引起了在场另一位教师马亮的兴趣。
马亮长期关注气候变化对陆生脊椎动物的影响，在动物气候脆弱性评估和保护生物学方面有着研究积累。会后，他主动联系陈雅萍，探讨双方的研究能否结合起来。
左图丨陈雅萍团队：严琴方（左），陈雅萍（右）；右图丨马亮团队：马亮（左），姜中文（右）
一个研究海水未来会涨到哪里，一个研究环境变化将如何影响动物的生存，两个看似不同的研究方向，由此找到了交汇点：如果将全球海平面上升的精细预测与不同动物的栖息地分布结合起来，能否绘制出一张全球陆生动物的未来风险地图？
这一设想很快转化为实际研究。来自马亮课题组的博士后姜中文负责整体研究框架、动物栖息地分析、风险评估和保护规划；来自陈雅萍课题组的博士后肖恒斌发挥地理信息系统、遥感和海平面空间数据处理方面的专长，负责全球海平面变化及潜在淹没区域的预测。随着研究深入，团队还邀请来自加拿大、新加坡、美国和德国等国家的专家参与，在物种栖息地分析、海岸生态、气候变化及系统保护规划等方面开展合作。
学科交叉为研究打开了新的思路，也带来了不小的挑战。
过去一些研究采用全球海平面统一上升一定高度的假设，或通过岛屿面积变化间接推算动物面临的风险。但真实世界远比这复杂：不同地区的海平面变化受到海洋环流、海水热膨胀、地面沉降或抬升等多重因素影响；另一方面，动物的地理分布范围也不等于它们真正适合生存的地方。例如，一种动物虽然分布在某座岛屿上，却可能只生活在特定海拔的森林中，不能简单地把整座岛屿都算作它的栖息地。
要提高预测精度，就必须将未来的海水淹没区域与动物的适宜栖息地逐一对应。
研究人员整合国际自然保护联盟红色名录及已有全球物种分布数据，根据不同动物对海拔和生境类型的要求，构建精细化栖息地地图，再与不同气候情景下的海平面变化预测进行空间叠加分析。
面对全球3万多种动物、多个气候情景和不同预测年份，计算量十分庞大。“整个研究历时两年多，最大的困难之一，是如何在全球尺度上高效整合这两类复杂、高精度的空间数据。”姜中文介绍，研究最初构建的物种栖息地数据达到100米分辨率，如果全部采用这一精度开展全球分析，计算量将十分庞大。为兼顾分析精度和计算效率，团队根据不同物种的栖息地面积，分别采用1公里或100米的空间分辨率，尽可能避免遗漏小岛屿及狭域分布物种的栖息地损失。
这项研究得到教育部基础学科和交叉学科突破计划、国家自然科学基金及中山大学青年科学家项目支持。
经过两年多的持续研究和反复检验，团队最终完成了覆盖约90%已知陆生脊椎动物物种的全球风险评估。与以往主要依据陆地淹没面积或物种分布范围推测风险不同，这项研究将分析推进到物种实际适宜栖息地层面，并进一步把风险预测与未来保护规划联系起来，实现了从“海水会淹没哪里”到“哪些动物受到影响、未来应该保护哪里”的拓展。
3万多种动物，谁的家园最危险？
“研究最重要的发现之一，是海平面上升对陆生脊椎动物的影响范围可能远超我们此前的认识。”姜中文介绍，到2100年，全球约45%的被研究物种，其栖息地可能受到不同程度的淹没。更值得关注的是，部分生物多样性丰富、分布着珍稀濒危物种的区域，也可能面临较高风险。这项研究使此前分散在局部地区、个别物种上的风险认识，扩展为全球尺度的系统评估。
研究最初预计，生活在岛屿上的动物可能面临更高风险。最终结果证实了这一判断，却也揭示了此前认识不足的一面：海平面上升的影响远不局限于岛屿，大陆沿海地区同样有大量动物面临栖息地丧失风险。
但受到影响，并不等于所有动物都将失去大部分栖息地。对于分布范围广泛的物种，可能只占其全部栖息地的一小部分；而对于生活在狭小岛屿或低海拔沿海地区的动物，即使淹没的土地面积不大，也可能意味着其生存空间的大幅缩减。
不同动物类群之间的差异同样明显。研究发现，虽然鸟类和哺乳动物中可能受到影响的物种比例较高，但在受影响物种中，爬行动物和两栖动物往往面临更高比例的栖息地损失，其中爬行动物的平均栖息地淹没比例接近鸟类和哺乳动物的两倍。
在高排放情景下，到2050年，预计有18种动物将失去超过10%的适宜栖息地；到2100年，这一数字可能增加至109种，其中爬行动物占58种。一种生活在巴西的小型蟾蜍，到本世纪末可能失去约45%的栖息地；另一种名为卡特琳娜岛鬣蜥的爬行动物，则可能失去约一半的栖息地。
即使是能够飞行的鸟类，也未必能轻松避开海平面上升的影响。以白眼潜鸭为例，从整个物种的栖息地范围来看，海水淹没造成的损失比例较低；但如果将不同类型的栖息地分别分析，在中等排放情景下，到2100年，其常年居留栖息地的淹没比例可能达到38%。
这些结果说明，海平面上升造成的风险，不能简单用被淹没的土地面积来衡量，还需要考虑受影响物种自身的生态特点及其对特定栖息地的依赖程度。
从全球分布来看，研究揭示了不同于单纯陆地淹没面积的生物多样性风险格局。亚马孙河口及周边低海拔地区可能出现大范围陆地淹没，受影响的动物种类十分丰富；东南亚及其周边岛屿则集中了大量分布范围狭窄、已经面临生存威胁的物种。在中等排放情景下，马来半岛、婆罗洲和苏门答腊岛未来可能被淹没的区域，平均承载的受威胁物种数量接近全球其他地区的三倍。
研究还揭示了现有物种威胁评估与未来风险之间的差距。在高排放情景下，研究识别出的15,324种可能受影响物种中，仅有903种在国际自然保护联盟红色名录中被标记为面临相关气候威胁，约占5.9%。这一发现提示，海平面上升对陆地生物多样性的潜在影响，有必要在未来的物种保护评估中得到更充分的考虑。
从全球尺度识别受影响的物种，再深入分析哪些物种、哪些区域最为脆弱，这项研究使海平面上升带来的生物多样性风险变得更加具体，也为制定有针对性的保护措施提供了依据。
不只预测风险，还要为未来寻找“避难所”
如果说识别未来哪些动物可能失去部分栖息地，是这项研究迈出的第一步，那么寻找它们未来可能继续生存的地方，则让研究从风险评估进一步走向了保护实践。
研究团队将这些地方称为“海平面上升避难所”。
“避难所”并非简单指未来不会被海水淹没的土地。研究人员进一步分析了受影响物种剩余的适宜栖息地，综合考虑不同区域能够支持多少受影响物种、多少已受威胁物种，以及相关物种面临的栖息地损失程度，从中识别出未来具有较高保护价值的区域。
这也是本项研究的重要创新之一。过去的相关研究更多关注海平面上升可能造成多大损失，而此次研究不仅尝试回答“哪些地方会失去生物多样性”，还进一步回答了“哪些地方值得提前保护”。
然而，当研究团队将这些潜在“避难所”与全球现有自然保护地进行比较时，一个值得关注的结果出现了：超过96%的潜在“避难所”位于现有保护地之外。
这一发现并不意味着现有自然保护地缺乏保护价值，而是提示我们，随着气候条件和物种栖息地分布不断变化，未来的生物多样性保护需要在现有工作基础上，更充分地考虑长期环境变化带来的新需求。今天具有重要保护价值的区域与未来需要重点关注的区域，可能并不完全重合。
这些“避难所”的分布也不是固定不变的。随着海平面持续上升和受影响物种范围扩大，不同区域的保护价值可能随之发生变化。研究发现，在中等排放情景下，到本世纪末，中国江苏省部分沿海地区可能成为多种受影响物种的重要潜在“避难所”；在更高排放情景下，中国东部沿海更多区域可能具有值得关注的保护价值。
研究还发现，部分拥有大面积潜在“避难所”的国家，经济资源却相对有限。如何使科学识别出的优先保护区域真正获得保护，需要在空间规划、保护地建设、生态修复及国际合作等方面开展更加前瞻性的行动。
这一发现也为落实在中国引领和推动下达成的《昆明—蒙特利尔全球生物多样性框架》提供了科学参考。在全球推动扩大自然保护地覆盖范围的背景下，保护地的规划与扩展不能只依据现有物种分布，还需要考虑未来气候变化带来的生态风险，使有限的保护资源发挥更大的作用。