DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-46818-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38600085
تاريخ النشر: 2024-04-10
المؤلف: Belinda Gallardo وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الديناميات البيئية والنباتية
نظرة عامة
تسلط هذه القسم من ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير للأنواع الغازية على التنوع البيولوجي وخدمات النظام البيئي، وخاصة في أوروبا. تقيم الدراسة المخاطر التي تشكلها 94 نوعًا غازيًا على سبع خدمات رئيسية للنظام البيئي، كاشفة عن تأثيرات محتملة واسعة النطاق على الترفيه في الهواء الطلق، وصيانة المواطن، وتوفير المحاصيل، واحتباس التربة والنيتروجين. ومن الجدير بالذكر أن المناطق التي تتمتع بتوفير منخفض لخدمات النظام البيئي، وخاصة الخدمات التنظيمية والثقافية، تظهر تعرضًا أعلى للأنواع الغازية. علاوة على ذلك، تُظهر المناطق الحيوية لخدمات النظام البيئي حاليًا ملاءمة منخفضة للاحتلال ولكن تواجه زيادة مقلقة متوقعة بنسبة 77% في مناطق الاحتلال المحتملة.
تؤكد النتائج أنه بينما تشكل المناطق ذات خدمات النظام البيئي عالية القيمة المعرضة للخطر نسبة صغيرة من أوروبا (0-13%)، فإن أهميتها للحفاظ على الخدمات غير متناسبة بشكل كبير. تدعو الدراسة إلى تعزيز المراقبة وحماية هذه النقاط الساخنة لتوافق استراتيجيات الإدارة مع الأهداف الدولية للتنوع البيولوجي، مع مراعاة كل من تعرض الاحتلال واستدامة خدمات النظام البيئي. كما تعالج الفجوة المعرفية الحالية بشأن تأثيرات الأنواع الغازية على خدمات النظام البيئي، داعية إلى سياسات متكاملة تعالج في الوقت نفسه الحفاظ على التنوع البيولوجي وخدمات النظام البيئي للحفاظ على جودة حياة الإنسان.
الطرق
في هذه الدراسة، تم تطوير سير عمل منهجي لتقييم المخاطر المرتبطة بالأنواع الغازية وتأثيرها على خدمات النظام البيئي. تشمل المنهجية سلسلة من الخطوات المصممة لتحديد وتحليل وقياس هذه المخاطر. يتم توضيح نظرة عامة مفصلة على هذا السير في الشكل التوضيحي التكميلي 1، الذي يعمل كدليل بصري للعمليات المعنية في التقييم. تهدف هذه الطريقة المنظمة إلى تعزيز فهم الآثار البيئية للأنواع الغازية على وظيفة النظام البيئي وتوفير الخدمات.
النتائج
قيمت الدراسة تأثير 94 نوعًا غازيًا مدرجًا في القائمة الأوروبية للأنواع الغازية ذات القلق من الاتحاد على سبع خدمات للنظام البيئي عبر أوروبا. شمل التحليل 32 نباتًا بريًا، 29 حيوانًا بريًا، 20 حيوانًا مائيًا عذبًا، و13 نباتًا مائيًا عذبًا، كاشفًا أن 41% من 658 مجموعة محتملة من الأنواع والخدمات أظهرت تأثيرات سلبية. كانت الخدمات الأكثر تأثرًا هي الترفيه اليومي في الهواء الطلق، وصيانة المواطن، وتوفير المحاصيل، واحتباس التربة والنيتروجين، بينما كانت خدمات توفير الخشب والسيطرة على الفيضانات الأقل تأثرًا.
وُجد أن التعرض الحالي لهذه الأنواع الغازية كان أكثر وضوحًا في المناطق ذات التوفير المنخفض للخدمات التنظيمية والثقافية، مثل صيانة المواطن والترفيه في الهواء الطلق. على العكس، عانت المناطق ذات المساهمات العالية في توفير المحاصيل واحتباس النيتروجين من تعرض أعلى بشكل ملحوظ للاحتلال. جغرافيًا، تم ملاحظة أعلى تركيزات من الأنواع الغازية في غرب أوروبا، وخاصة في المملكة المتحدة، هولندا، فرنسا، بلجيكا، وأيرلندا، وذلك بسبب الظروف المناخية الملائمة والأنشطة البشرية التاريخية. تؤكد النتائج على الحاجة إلى استراتيجيات إدارة مستهدفة للتخفيف من الآثار السلبية للأنواع الغازية على خدمات النظام البيئي.
المناقشة
تقدم قسم المناقشة من ورقة البحث تحليلًا شاملاً للتعرض المستقبلي لخدمات النظام البيئي للأنواع الغازية في أوروبا، باستخدام نماذج توزيع الأنواع لإنشاء خرائط ملاءمة بناءً على المناخ، والارتفاع، والوصول البشري. تصنف الدراسة المناطق إلى ثلاثة مستويات من الملاءمة وتتنبأ بزيادة كبيرة في التعرض المحتمل لخدمات النظام البيئي للأنواع الغازية، وخاصة في المناطق الساحلية والبيوجغرافية، مع متوسط توسيع نطاق بنسبة 77% للأنواع الغازية. يكشف التحليل أن 10.2% فقط من المساحة الأوروبية مصنفة على أنها “آمنة”، بينما المناطق “الحرجة” و”النقاط الساخنة” ضئيلة، مما يشير إلى عدم تطابق مكاني بين توزيع الأنواع الغازية وخدمات النظام البيئي المعرضة للخطر.
يستخدم المؤلفون نهجًا مزدوجًا لتقييم المخاطر، يجمع بين ملاءمة الأنواع وضعف خدمات النظام البيئي، مما يؤدي إلى تسع فئات من المخاطر. يبرزون أن المناطق ذات توفير الخدمات العالي غالبًا ما تكون ذات تعرض منخفض للاحتلال، بينما تتميز المناطق الحرجة، التي تكون أكثر عرضة لتأثيرات الأنواع الغازية، بتوفير منخفض للخدمات. تؤكد النتائج على الحاجة إلى جهود الحفاظ المستهدفة في المناطق عالية المخاطر وتبرز إمكانية أن تؤثر الأنواع الغازية على خدمات النظام البيئي، خاصة تحت ضغوط تغير المناخ. تدعو الدراسة إلى مزيد من البحث في التأثيرات التراكمية للعديد من الأنواع الغازية وتفاعلاتها، داعية إلى نهج استراتيجي لإدارة الغزوات البيولوجية في أوروبا لحماية خدمات النظام البيئي الأساسية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-46818-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38600085
Publication Date: 2024-04-10
Author(s): Belinda Gallardo et al.
Primary Topic: Ecology and Vegetation Dynamics Studies
Overview
This section of the research paper highlights the significant impact of invasive species on biodiversity and ecosystem services, particularly in Europe. The study evaluates the risks posed by 94 invasive species to seven key ecosystem services, revealing widespread potential impacts on outdoor recreation, habitat maintenance, crop provisioning, and soil and nitrogen retention. Notably, areas with lower provision of ecosystem services, especially regulating and cultural services, exhibit higher exposure to invasive species. Furthermore, regions crucial for ecosystem services currently show low invasion suitability but face an alarming projected increase of 77% in potential invasion areas.
The findings emphasize that while high-value ecosystem service areas at risk constitute a small percentage of Europe (0-13%), their importance for service conservation is disproportionately high. The study calls for enhanced monitoring and protection of these hotspots to align management strategies with international biodiversity targets, considering both invasion vulnerability and the sustainability of ecosystem services. It addresses the existing knowledge gap regarding the impacts of invasive species on ecosystem services, advocating for integrated policies that simultaneously address biodiversity and ecosystem service conservation to maintain human quality of life.
Methods
In this study, a systematic workflow was developed to evaluate the risks associated with invasive species and their impact on ecosystem services. The methodology encompasses a series of steps designed to identify, analyze, and quantify these risks. A detailed conceptual overview of this workflow is illustrated in Supplementary Figure 1, which serves as a visual guide to the processes involved in the assessment. This structured approach aims to enhance understanding of the ecological implications of invasive species on ecosystem functionality and service provision.
Results
The study assessed the impact of 94 invasive species listed in the European List of Invasive Species of Union Concern on seven ecosystem services across Europe. The analysis included 32 terrestrial plants, 29 terrestrial animals, 20 freshwater animals, and 13 freshwater plants, revealing that 41% of the 658 potential species-service combinations exhibited negative impacts. The most affected services were daily outdoor recreation, habitat maintenance, crop provision, and soil and nitrogen retention, while timber provision and flood control were least impacted.
Current exposure to these invasive species was found to be more pronounced in areas with low provisioning of regulating and cultural services, such as habitat maintenance and outdoor recreation. Conversely, regions with high contributions to crop provision and nitrogen retention experienced significantly higher exposure to invasions. Geographically, the highest concentrations of invasive species were noted in Western Europe, particularly in the UK, Netherlands, France, Belgium, and Ireland, attributed to favorable climatic conditions and historical human activities. The findings underscore the need for targeted management strategies to mitigate the adverse effects of invasive species on ecosystem services.
Discussion
The discussion section of the research paper presents a comprehensive analysis of the future exposure of ecosystem services to invasive species in Europe, utilizing species distribution models to create favorability maps based on climate, elevation, and human accessibility. The study categorizes areas into three favorability levels and predicts a significant increase in the potential exposure of ecosystem services to invasive species, particularly in coastal and biogeographic regions, with an average range expansion of 77% for invasive species. The analysis reveals that only 10.2% of the European area is classified as “Safe,” while “Critical” and “Hotspot” areas are minimal, indicating a spatial mismatch between invasive species distribution and vulnerable ecosystem services.
The authors employ a two-fold approach to assess risks, combining species favorability and ecosystem service vulnerability, resulting in nine risk categories. They highlight that areas with high service provisioning often have low exposure to invasions, while critical areas, which are more susceptible to the impacts of invasive species, are characterized by low service provisioning. The findings underscore the need for targeted conservation efforts in high-risk areas and emphasize the potential for invasive species to disrupt ecosystem services, particularly under the pressures of climate change. The study calls for further research into the cumulative impacts of multiple invasive species and their interactions, advocating for a strategic approach to managing biological invasions in Europe to protect essential ecosystem services.