تلاش‌های جهانی برای حفاظت از محیط زیست در شرف گسترش قابل توجهی است، زیرا چارچوب تنوع زیستی جهانی کونمینگ-مونترال (GBF) کنوانسیون تنوع زیستی سازمان ملل متحد (UN) مسیر پوشش ۳۰ درصد از خشکی و اقیانوس را با ابزارهای حفاظتی مبتنی بر منطقه تا سال ۲۰۳۰ تعیین کرده است . ^۱ علاوه بر این، GBF اذعان می‌کند که هم مناطق حفاظت شده و هم سایر اقدامات حفاظتی مؤثر مبتنی بر منطقه (OECM) می‌توانند در دستیابی به اهداف حفاظتی مبتنی بر منطقه نقش داشته باشند. OECMها مناطقی با تعریف جغرافیایی هستند که برخلاف مناطق حفاظت شده، حفاظت از تنوع زیستی را به عنوان هدف اصلی خود ندارند، اما همچنان از مدیریت خود به مزایای تنوع زیستی دست می‌یابند . ^۲ علاوه بر این، یک ابزار الزام‌آور قانونی تحت کنوانسیون سازمان ملل متحد در مورد حقوق دریاها برای حفاظت و استفاده پایدار از تنوع زیستی دریایی در مناطق فراتر از صلاحیت ملی (BBNJ)، که با نام معاهده دریاهای آزاد نیز شناخته می‌شود، به تازگی منعقد شده است. این توافق‌نامه‌ها با افزایش اهداف پوشش، تنوع‌بخشی به انواع رژیم‌های حاکمیتی و بخش‌هایی که می‌توانند به حفاظت مبتنی بر منطقه کمک کنند، و با گسترش گسترده مناطقی که می‌توانند حفاظت شوند، فرصت‌های قابل توجهی را برای حفاظت دریایی به ارمغان می‌آورند. با این حال، آن‌ها چالش‌های جدیدی را نیز برای برنامه‌ریزی حفاظت ایجاد می‌کنند، مانند طراحی ابزارهای حفاظت مبتنی بر منطقه مناسب برای مناطق دور از ساحل، عمیق و عمودی پیچیده ^۳ ، ۴ ، و همچنین گنجاندن آگاهانه OECMهایی که اغلب به صورت عمودی در شبکه حفاظت ^۲ پهنه‌بندی شده‌اند . تحقق پتانسیل این توافق‌نامه‌ها مستلزم تغییر از نمایش دوبعدی (۲D) تقلیل‌گرایانه اقیانوس به نمایش سه‌بعدی (۳D) اکوسیستم‌ها، استفاده انسان و اثرات ^{۵ ، ۶ ، ۷} است. این تغییر برای جلوگیری از تشدید نقاط ضعف شبکه حفاظت فعلی که در حال حاضر در دستیابی به نمایش اکولوژیکی ^۸ ، سطوح بالای حفاظت ^۹ و کاهش اثرات انسانی ^۱۰ شکست خورده است، ضروری است .

اقیانوس ذاتاً سه‌بعدی است. برخلاف خشکی، حیات در اقیانوس در یک محدوده عمودی قابل توجه از سطح تا کف دریا، با عمق متوسط ​​۳۸۰۰ متر، گسترده شده است. با این حال، جدا از مطالعات اولویت‌بندی مبتنی بر مدل اخیر ^{۱۱ ، ۱۲ ، ۱۳} ، ارزیابی‌های استفاده انسان ^{۱۴ ، ۱۵} و دستاوردهای حفاظتی ^۸ ، ۱۶ همچنان دوبعدی باقی مانده‌اند. اگرچه طبقه‌بندی عمودی حیات دریایی و استفاده انسان از مدت‌ها پیش شناخته شده است، عوامل متعددی منجر به تداوم نمایش‌های دوبعدی شده‌اند. غلبه تاریخی حفاظت زمینی و مدیریت کاربری زمین، حفاظت دریایی و برنامه‌ریزی فضایی دریایی را شکل داده است، به طوری که استفاده انسان و اهداف حفاظتی UN CBD عمدتاً به صورت دوبعدی اختصاص داده شده‌اند. این رویکرد عمدتاً بدون چالش باقی مانده است زیرا فعالیت‌های انسانی، تحقیقات علمی و حفاظت از نظر تاریخی به محیط‌های دریایی کم‌عمق که ساختار عمودی ساده‌ای دارند محدود شده‌اند ^۱۷ . علاوه بر این ، ماهیت پراکنده‌ی حکمرانی اقیانوس، با رژیم‌های چندگانه‌ی بخش‌محور و منطقه‌ای، مانع از مدیریت جامع و سه‌بعدی اقیانوس می‌شود ^.

گروه‌های علمی متمایز پیش از این آگاهی‌بخشی کرده‌اند که اکوسیستم‌های دریایی عمیق، مانند مزوپلاژیک، صخره‌های عمیق و کوه‌های دریایی، تحت فشارهای فزاینده انسانی قرار دارند و نیازمند تلاش‌های حفاظتی اختصاصی هستند ^{۱۹ ، ۲۰ ، ۲۱٫} با این حال، هنوز یک چارچوب سه‌بعدی برای شناسایی شکاف‌های حفاظتی و مناطق دارای اولویت در اعماق مختلف وجود ندارد. به طور خاص، در حالی که شیلات عامل اصلی فرسایش تنوع زیستی دریایی است ^۲۲ ، ارزیابی‌های جهانی از ردپای شیلات همچنان دوبعدی ^{۱۴ ، ۲۳ ، ۲۴ ، ۲۵} باقی مانده و در مورد اینکه کدام اعماق مورد هدف قرار می‌گیرند، اطلاعاتی ارائه نمی‌دهد ^{۲۶ ، ۲۷ ، ۲۸٫} این نشان‌دهنده یک شکاف دانش حیاتی برای اطلاع‌رسانی در مورد مدیریت شیلات و حفاظت از دریا است زیرا حساسیت اکوسیستم‌ها به فشار ماهیگیری با عمق بسیار متفاوت است ^۲۹٫ نقشه‌برداری دوبعدی جهانی از اثرات تجمعی دریایی ^{۱۴ ، ۳۰} با نشان دادن وسعت و شتاب ردپای انسان در اقیانوس، در هدایت سیاست‌های دریایی نقش مهمی داشته است. اکنون برای هدایت سیاست‌های جهانی حفاظت از محیط زیست، نیاز به نقشه‌برداری سه‌بعدی از ردپای انسان در فضا و عمق وجود دارد.

در اینجا، ما یک چارچوب نقشه‌برداری جدید را با همپوشانی قلمروهای عمقی کف‌زی و پلاژیک، که واحدهای اکولوژیکی اصلی را در اعماق مختلف ثبت می‌کند، بر روی بوم‌منطقه‌های دریایی دوبعدی رایج ^{۳۱ ، ۳۲} ، توسعه می‌دهیم . با استفاده از این چارچوب نقشه‌برداری، برای اولین بار نمایندگی اکولوژیکی سه‌بعدی شبکه جهانی حفاظت از اقیانوس را ارزیابی می‌کنیم و اولین ارزیابی جهانی از توزیع عمق تلاش‌های ماهیگیری را انجام می‌دهیم. سپس بررسی می‌کنیم که آیا مناطق حفاظت‌شده دریایی (MPA) و OECMها به طور مناسب برای حفاظت از مناطقی که تحت فشار بالای ماهیگیری در فضا و عمق هستند، مکان‌یابی شده‌اند یا خیر. بر اساس نتایج ما، شکاف‌های حفاظتی، اولویت‌های حفاظتی را شناسایی می‌کنیم و توصیه‌هایی در مورد چگونگی در نظر گرفتن ویژگی‌های مرتبط با سه‌بعدی بودن اقیانوس در دستور کار جهانی حفاظت ارائه می‌دهیم.

تلاش‌های حفاظتی ناهمگون در سراسر عمق

بر اساس پهنه‌بندی عمودی گونه‌های دریایی، زیستگاه‌ها و شرایط محیطی ^{۳۳ ، ۳۴ ، ۳۵} ، ما هشت قلمرو کف‌زی و چهار قلمرو پلاژیک را شناسایی کردیم که واحدهای اکولوژیکی را در اعماق مختلف نشان می‌دهند (شکل  ۱ ).

ما دریافتیم که توزیع پوشش حفاظتی (MPAها و OECMها) در قلمروهای عمقی (شکل‌های  ۲ و S3 ) و بوم‌منطقه‌ها (شکل  ۳ ) ناهموار است. یوفوتیک (۰ تا -۳۰ متر) بهترین قلمرو عمقی حفاظت‌شده است که دومین پوشش حفاظتی بزرگ (۱۵٪، شکل  ۲B )، دومین پوشش بزرگ دسته‌های منطقه حفاظت‌شده Ia و Ib اتحادیه بین‌المللی حفاظت از طبیعت (IUCN) (1.2٪) که تمایل به تنظیم دقیق‌تر استفاده انسان دارند (برای جزئیات در مورد دسته‌های IUCN به جدول  S1 مراجعه کنید ) و گسترده‌ترین حفاظت در سراسر بوم‌منطقه‌ها (شکل  ۳ و S5 ) را ترکیب می‌کند . در مقابل، قلمرو مغاکی کمترین میزان پوشش حفاظتی (۵٫۸٪) و کمترین پوشش دسته‌های Ia و Ib IUCN (0.6٪) را دارد. معاهده BBNJ اکنون چارچوب قانونی را برای افزایش پوشش حفاظتی مغاکی فراهم می‌کند، زیرا ۷۵٪ از این قلمرو عمقی در مناطقی فراتر از صلاحیت ملی قرار دارد (شکل  ۲D ). وقتی قلمروهای عمقی را که عمدتاً در مناطق انحصاری اقتصادی (EEZ) قرار دارند در نظر می‌گیریم، قلمروهای مزوفوتیک پایین‌تر و راریفوتیک کمترین محافظت را در سطح جهانی (شکل  ۲B ) و همچنین در بیشتر مناطق ساحلی جهان (که ۲۰۰ مایل دریایی از ساحل امتداد دارند، شکل  ۳ ) دارند.

در تمام اعماق، اکثر پوشش حفاظتی تحت رده VI یا ناشناخته IUCN قرار می‌گیرد (شکل  ۲B )، که مربوط به پایین‌ترین سطوح حفاظت در برابر استفاده انسان است ^۳۶٫ اکثر قلمروهای سه‌بعدی با کمتر از ۱٪ از رده‌های Ia و Ib IUCN (0.7٪ به عنوان میانگین جهانی) و یک سوم با کمتر از ۰٫۱٪ (شکل  ۳ ) پوشش داده شده‌اند، که مربوط به بالاترین سطوح حفاظت است. بیشترین پوشش رده‌های Ia و Ib IUCN در قلمرو hadal (3٪)، در شرق هند و اقیانوس آرام (۱۰٪) و در مناطق اکولوژیکی قطبی (اقیانوس منجمد شمالی و جنوبی، ۱-۲٪) یافت می‌شود.

توزیع فعالیت‌های ماهیگیری در فضا و عمق‌سنجی

ما توزیع سه‌بعدی ردپای ماهیگیری را با همپوشانی توزیع مکانی فعالیت‌های ماهیگیری گزارش‌شده توسط سازمان دیده‌بان جهانی ماهیگیری (GFW ^۳۳ ) با نقشه عمق‌سنجی با بالاترین وضوح اقیانوس ^۳۷ ارزیابی کردیم . دریافتیم که هم فشار ماهیگیری و هم تجهیزات ماهیگیری به شدت توسط عمق‌سنجی ساختار یافته‌اند (شکل  ۲A ). مناطقی که از عمق فروافت تا اعماق بالایی باتیال قرار دارند، فشار ماهیگیری بالاتر از حد متوسط ​​را تجربه می‌کنند که تحت سلطه‌ی ترال‌ها است، در حالی که مناطقی که از اعماق پایین‌تر باتیال تا هادال قرار دارند، فشار ماهیگیری کمتری را تجربه می‌کنند که تحت سلطه‌ی ماهیگیری با قلاب‌های بلند شناور است (شکل  ۲A ). فشار ماهیگیری متوسط ​​(ساعت کیلومتر ^-۲ سال ^-۱ ، شکل  ۲A ) و کل تلاش ماهیگیری (ساعت سال ^-۱ ، شکل  ۴ ) در عمق فروافت بالاترین مقدار را دارند. فشار ماهیگیری به طور مداوم در مناطقی که از اعماق بیشتری قرار دارند کاهش می‌یابد، و در مناطقی که عمیق‌تر از ۱۵۰۰ متر هستند (باتیال بالایی) کاهش شدید شش برابری را نشان می‌دهد. با این حال، کل تلاش ماهیگیری در مناطقی که روی اعماق مغاکی قرار دارند به همان اندازه مناطقی که روی اعماق مزوفوتیک قرار دارند، زیاد است. در بوم‌منطقه‌هایی که میانگین فشار ماهیگیری بالاترین است (اقیانوس اطلس شمالی و اقیانوس آرام معتدل، آمریکای جنوبی معتدل)، میانگین فشار ماهیگیری از مناطقی که روی اعماق فروفتی تا اعماق بالایی باتیال قرار دارند، بالا باقی می‌ماند، در حالی که در بوم‌منطقه‌های دور از ساحل و در برخی بوم‌منطقه‌های ساحلی (به عنوان مثال، جنوب آفریقا، استرالیا) میانگین فشار ماهیگیری در مناطقی که روی اعماق راریفوتیک تا باتیال قرار دارند، به اوج خود می‌رسد (شکل  ۴ ).

اگرچه عمق‌سنجی به تنهایی برای تعیین اعماق مورد هدف فعالیت‌های ماهیگیری کافی نیست، اما می‌تواند در مورد طیف وسیع‌تری از عمق که احتمالاً تحت تأثیر فشار ماهیگیری قرار دارند، اطلاعات ارائه دهد. این تأثیرات غیرمستقیم از طریق فرآیندهای اتصال عمودی، مانند مهاجرت موجودات زنده، کنترل‌های تغذیه‌ای از بالا به پایین، یا انتقال مواد مغذی ^{۳۸ ، ۳۹ ، ۴۰} ؛ و از طریق صید ضمنی، گرفتاری‌ها، لنگر انداختن، بقایای ماهیگیری یا برخورد کشتی‌ها ^۴۱ رخ می‌دهد . اکنون نگرانی‌هایی مطرح شده است که شیلات مزوپلاژیک حتی می‌تواند با تغییر پمپ کربن بیولوژیکی اقیانوس، بر ترسیب کربن در رسوبات اعماق دریا تأثیر بگذارد ^۴۲٫ به این ترتیب، در زمینه‌های کمبود داده، تکیه بر توزیع عمق‌سنجی فعالیت‌های ماهیگیری می‌تواند اولین نقطه ورود برای ارزیابی توزیع سه‌بعدی تأثیرات ماهیگیری باشد.

توضیح توزیع سه‌بعدی فعالیت‌های ماهیگیری

سطح تفکیک تجهیزات ماهیگیری گزارش‌شده در مجموعه داده‌های GFW امکان تمایز بین ماهیگیری دریایی و دریایی را برای ۵۵٪ از کل ساعات ماهیگیری گزارش‌شده از سال ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۰ فراهم می‌کند. اعماق مورد هدف فعالیت‌های دریایی را می‌توان با دقت تعیین کرد، زیرا با عمق‌سنجی محل ماهیگیری مطابقت دارند. برای فعالیت‌های ماهیگیری دریایی، ما اعماق مورد هدف را بر اساس محدوده عمق معمول تجهیزات ماهیگیری گزارش‌شده توسط GFW و عمق‌سنجی در محل ماهیگیری تعیین کردیم (شکل  ۱ ، جدول  S3 ). ما دریافتیم که تلاش ماهیگیری دریایی در مناطق یوفوتیک و مزوفوتیک (>107 ^ساعت در سال ⁾ بیشترین مقدار را داشت ، اما تا عمق بالایی باتیال (۲ × ۱۰۶ ساعت در سال) همچنان مهم بود ^و تا ^عمق پایینی باتیال رخ داد (شکل  ۴ ). بیشتر فعالیت‌های دریایی در اعماق پایینی باتیال تا اعماق عمیق رخ داد و با ترال‌های میان‌آبی و تورهای بلند شناور مطابقت داشت.

ما دریافتیم که ردپای سه‌بعدی شیلات در بیشتر اعماق و در اکثر مناطق اکولوژیکی جهان گسترش یافته است. به طور خاص، دریافتیم که ۳۷٪ از کل تلاش‌های ماهیگیری در اعماق بیش از ۳۰۰ متر انجام می‌شود و بنابراین به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر اکوسیستم‌های دریایی عمیق تأثیر می‌گذارد (شکل  ۴ ). این نتیجه دهه‌ها ماهیگیری در اعماق دریا است، زیرا ذخایر ماهی‌های کم‌عمق و ساحلی به دلیل ماهیگیری بیش از حد کاهش یافته است ^{۲۶ ، ۲۷ ، ۲۸ ، ۴۳ ، ۴۴٫} متأسفانه، علاوه بر اینکه شیلات در اعماق دریا سودآور نیست، اگر یارانه زیادی دریافت نکند ^{۴۵ ، ۴۶} ، اغلب ناپایدار است ^{۲۹ ، ۴۷ ، ۴۸} ، با نرخ بالای صید ضمنی و تأثیر طولانی مدت بر زیستگاه‌ها ^{۴۹ ، ۵۰٫} برخی از مناطق اقداماتی را برای محدود کردن عمق فعالیت‌های ماهیگیری انجام داده‌اند (به عنوان مثال، ممنوعیت صید ترال زیر ۸۰۰ متر در آب‌های اروپا)، اما برای اطمینان از شیوه‌های پایدار ماهیگیری، مقررات عمق بیشتری مورد نیاز است ^۲۷ .

مطالعه ما اولین تلاش برای توصیف توزیع سه‌بعدی فعالیت‌های ماهیگیری در مقیاس جهانی است و منعکس‌کننده دانش محدود موجود برای توصیف ردپای ماهیگیری سه‌بعدی است. نکته مهم این است که حدود ۴۵٪ از فعالیت‌های ماهیگیری گزارش‌شده در پایگاه داده GFW، فعالیت‌های دریایی و کف‌زی را از هم تفکیک نمی‌کنند (شکل  ۴ ). از طرف دیگر، مجموعه داده‌هایی که فعالیت‌های ماهیگیری دریایی و کف‌زی را از هم متمایز می‌کنند، مانند داده‌های تولید شده توسط برخی از سازمان‌های مدیریت شیلات منطقه‌ای، داده‌های صید را در واحدهای مکانی بزرگ ارائه می‌دهند که این امر نیز مانع از تعیین توزیع عمق فعالیت‌های ماهیگیری می‌شود. تمایز سیستماتیک بین ماهیگیری دریایی و کف‌زی و افزایش دقت اطلاعات مکانی مرتبط با داده‌های صید، گام‌های مهمی برای بهبود درک ما از اعماق مورد هدف شیلات خواهد بود. نتایج ما فشار ماهیگیری را در اعماق فرانوری تا راریفوتیک کمتر از حد واقعی تخمین می‌زند، زیرا پایگاه داده GFW فقط کشتی‌هایی را ثبت می‌کند که دارای سیستم‌های شناسایی خودکار هستند و اکثر ماهیگیری‌های کوچک، به ویژه در کارائیب، جنوب غربی اقیانوس آرام و اقیانوس هند که صید به طور سیستماتیک کمتر از مقدار واقعی گزارش می‌شود، را ثبت نمی‌کند . ^{۲۳ ، ۲۵}

توزیع نامتناسب ماهیگیری و تلاش‌های حفاظتی

ما با آزمایش اینکه آیا پوشش حفاظتی در سراسر قلمروهای سه‌بعدی به طور مناسب برای کاهش فشار ماهیگیری مستقر شده است یا خیر، ارزیابی کردیم که آیا MPAها و OECMها در قلمروهای با ماهیگیری بالا اجرا می‌شوند یا خیر. ما دریافتیم که پوشش حفاظتی قلمروهای سه‌بعدی (تبدیل لگاریتمی) با فشار ماهیگیری همبستگی منفی دارد (شکل  ۵ )، که نشان دهنده گرایش زیاد حفاظت از اقیانوس به سمت مناطق با کمترین تأثیر است. این همبستگی منفی هنگام در نظر گرفتن پوشش توسط همه MPAها و OECMها ( p  = ۰٫۰۲۱، R2 ⁼  -۰٫۲۲) و هنگام در نظر گرفتن پوشش فقط توسط MPAهای دسته‌های Ia/Ib IUCN ( p  < 0.001، R2 ⁼  -۰٫۳۳) معنی‌دار بود.

ما چهار نمایه از اولویت حفاظتی (شکل  ۶b ) را بر اساس فشار ماهیگیری (پایین‌تر یا بالاتر از میانگین) و پوشش حفاظتی قلمروهای سه‌بعدی (پشت یا بعد از نیمه راه پیشرفت از اهداف ۲۰۲۰ تا ۲۰۳۰) تعریف کردیم. ما دریافتیم که مناطق با بالاترین اولویت حفاظتی، یعنی مناطقی با پوشش حفاظتی کم و فشار ماهیگیری بالا، عمدتاً در قلمروهای مزوفوتیک، راریفوتیک و باتالیال بالایی در تمام مناطق اکولوژیکی جهان قرار دارند (شکل  ۶a ، b). مناطق با کمترین اولویت حفاظتی، یعنی مناطقی که پوشش حفاظتی بالا و فشار ماهیگیری کم را با هم ترکیب می‌کنند، عمدتاً در اعماق پایین‌تر باتالیال و آب‌های عمیق در مناطق اکولوژیکی ساحلی قرار دارند. اجرای MPAها یا OECMهای آینده در چنین مناطق کم‌استفاده و با نمایندگی گسترده، مزایای اکولوژیکی خالص قابل دستیابی توسط این ابزارهای حفاظتی را کاهش می‌دهد. اگر مناطقی با فشار ماهیگیری کم هنوز نیاز به هدف قرار دادن دارند تا تأثیرات بر شیلات را به حداقل برسانند، هدف قرار دادن قلمروهای سه‌بعدی که از شکاف‌های نمایندگی حفاظتی رنج می‌برند باید در اولویت باشد. چنین قلمروهای سه‌بعدی عمدتاً در اعماق پایین‌تر کف دریا و مغاکی در مناطق ساحلی رخ می‌دهند و نیاز به اقدامات حفاظتی در دریاهای آزاد دارند (شکل  ۶b ). پیاده‌سازی و مدیریت فعال مناطق حفاظت‌شده دریایی با سطوح حفاظتی بالا در هر قلمرو سه‌بعدی، مزایای حفاظتی مهمی را به همراه خواهد داشت، زیرا ۹۰٪ از قلمروهای سه‌بعدی هنوز به ۵٪ پوشش حفاظتی بالا نرسیده‌اند و ۴۷٪ پوشش کم با فشار ماهیگیری بالا را در خود جای داده‌اند (شکل  ۵ )، بنابراین در رده بالاترین اولویت قرار می‌گیرند (شکل  ۶b ).

در اینجا، ما اولویت‌بندی حفاظت سه‌بعدی خود را به دو متغیر محدود کردیم: پوشش حفاظتی و فشار ماهیگیری. در حالی که فشار ماهیگیری به عنوان تهدید اصلی مستقیم انسانی برای حیات دریایی در نظر گرفته می‌شود ^۲۲ ، سایر فشارهای انسانی می‌توانند برای تبدیل چارچوب ما به توصیه‌های عملی برای سایر بخش‌ها در نظر گرفته شوند، به ویژه با توجه به گسترش سریع پیش‌بینی‌شده انرژی‌های تجدیدپذیر فراساحلی، حفاری هیدروکربن و استخراج معادن در اعماق دریا ^{۱۹ ، ۵۱ ، ۵۲.} علاوه بر این، تغییرات ناشی از آب و هوای آینده در گونه‌ها ^۵۳ و در توزیع تلاش‌های ماهیگیری ^{۵۴ ، ۵۵} باید برای اولویت‌بندی مناطق حفاظت‌شده هوشمند آب و هوا در نظر گرفته شوند. در حالی که بعید است توزیع مجدد گونه‌ها و تلاش‌های ماهیگیری با توجه به وسعت مکانی وسیع قلمروهای سه‌بعدی، یافته‌های این مطالعه را تغییر دهد، این ملاحظه باید توسط مطالعاتی که این چارچوب را با وضوح مکانی دقیق‌تری به کار می‌برند، در نظر گرفته شود.

به سوی حفاظت یکنواخت از قلمروهای عمقی

چندین مکانیسم می‌تواند حفاظت ناهموار از قلمروهای عمیق را توضیح دهد. فقدان ابزارهای سیاستی برای تعیین مناطق حفاظت‌شده در دریاهای آزاد منجر به تقریباً عدم حفاظت از قلمرو مغاکی شده است که بزرگترین شکاف حفاظتی کره زمین را تشکیل می‌دهد. این شکاف زمانی که معاهده منعقد شده دریاهای آزاد تصویب شود و COP BBNJ اجرا شود، برطرف خواهد شد. در مناطق انحصاری اقتصادی، نزدیکی اکوسیستم‌های نزدیک ساحل، انگیزه برای حفاظت از مناطقی که می‌توانند درآمد گردشگری ایجاد کنند ^۵۶ ، و اجتناب از مناطق ماهیگیری، تلاش‌های حفاظتی را به سمت مناطق یوفوتیک یا باتیال بالایی به قیمت مناطق مزوفوتیک و راریفوتیک سوق داده است. این سوگیری‌ها منجر به عدم حفاظت از اکوسیستم‌های منحصر به فرد اما با توصیف ضعیف ^{۲۱ ، ۵۷ ، ۵۸} شده است که تحت فشار فزاینده استفاده انسان قرار دارند. اگرچه اکوسیستم‌های مزوفوتیک و عمیق از دید پنهان هستند، اما زمینه تخم‌ریزی و تغذیه را برای ذخایر ارزشمند ماهی فراهم می‌کنند ^۵۹ ، میزبان بیشترین تعداد گونه‌های توصیف نشده ^{۱۷ هستند} ، به عنوان پناهگاه اقلیمی بالقوه برای گونه‌های کم‌عمق ^۶۰ عمل می‌کنند و در چرخه کربن اقیانوس نقش محوری دارند ^۶۱ . در نهایت، سرعت بالای کشف گونه‌ها و زیستگاه‌ها در مزوفوتیک و اعماق اقیانوس ^۳ ، این تصور را که فقط یوفوتیک میزبان جوامع متنوع و پیچیده است، به چالش می‌کشد. در مجموع، این عناصر ایجاب می‌کنند که ما الگوهای حفاظتی فعلی را مورد بازنگری قرار دهیم و تلاش‌های حفاظتی را در تمام اعماق گسترش دهیم تا از کل طیف تنوع زیستی دریایی محافظت کنیم.

برای پرداختن به این شکاف‌های بازنمایی، ما دو تغییر الگو در نحوه اولویت‌بندی و اندازه‌گیری تلاش‌های حفاظتی پیشنهاد می‌کنیم. اول، مطالعات اولویت‌بندی و معیارهای بازنمایی حفاظت باید شامل معیارهایی متناسب با زیستگاه‌های کم‌داده باشند. روش‌های فعلی برای سنجش بازنمایی تنوع زیستی بر ویژگی‌های تنوع زیستی (مانند غنای گونه‌ای، زیستگاه‌های آسیب‌پذیر، گونه‌های در معرض خطر) متکی هستند که ذاتاً تحت تأثیر توصیف جامع‌تر اکوسیستم‌های کم‌عمق قرار دارند و بنابراین به اولویت‌بندی نامتناسب اکوسیستم‌های کم‌عمق ادامه می‌دهند (به عنوان مثال، مرجع ^۶۲ ). به دلیل کمبود داده‌ها در مورد زیستگاه‌های عمیق و توزیع گونه‌های عمیق، تکیه بر ویژگی‌های ژئوفیزیکی به خوبی توصیف‌شده مانند عمق، که قرار است تا سال ۲۰۳۰ به طور کامل نقشه‌برداری شود ^، می‌تواند یک استراتژی مرتبط برای به حداکثر رساندن بازنمایی تنوع زیستی باشد. ^{۶۴ ، ۶۵٫} چنین رویکردی در ثبت تنوع زیستی توصیف‌نشده از طریق بازنمایی تصادفی بسیار مؤثر بوده است . ^۶۶ علاوه بر این، نمایش عمق می‌تواند با عمل به عنوان یک استراتژی نمونه کارها، و با تضمین اینکه گونه‌هایی که دچار تغییرات عمق می‌شوند در زیستگاه‌های به خوبی حفاظت شده باقی می‌مانند، ابزاری هوشمند در برابر آب و هوا برای برنامه‌ریزی حفاظت تطبیقی ​​باشد ^۶۷٫ دوم، شاخص‌های مورد استفاده برای ردیابی نمایندگی اکولوژیکی شبکه‌های حفاظت دریایی باید علاوه بر واحدهای دوبعدی رایج، مانند اکورژیون‌ها، شامل یک بعد عمق نیز باشند ^۱۶٫ گونه‌شناسی اکورژیون سه‌بعدی (قلمرو عمق × اکورژیون) که در این مطالعه توسعه یافته است، می‌تواند به عنوان چارچوبی برای تعیین اهداف و پیگیری پیشرفت به سمت نمایندگی اکولوژیکی سه‌بعدی عمل کند. تعداد قلمروهای عمقی در نظر گرفته شده و محدودیت‌های عمق آنها را می‌توان در مقیاس منطقه‌ای بیشتر تنظیم کرد تا ویژگی‌های اکولوژیکی محلی را در نظر بگیرد.

علاوه بر توزیع ناهموار پوشش حفاظتی، تحلیل ما نقص‌های دیگری از شبکه حفاظتی را برجسته می‌کند که اثربخشی آن را به خطر می‌اندازد. همبستگی بین فشار کم ماهیگیری و پوشش حفاظتی بالا (شکل  ۵ ) در حالت ایده‌آل نتیجه مقررات قوی است که فشار ماهیگیری را محدود می‌کند. با این حال، این بیشتر نشانه‌ای از حفاظت باقیمانده است که مناطق حفاظت‌شده در جایی قرار می‌گیرند که کمترین تداخل را با استفاده انسان دارند ^{۱۰ ، ۶۸٫} علاوه بر این، ما دریافتیم که دسته‌های IUCN که بر چشم‌انداز دریایی حفاظت‌شده غالب هستند (دسته‌های ≥ IV) دسته‌هایی هستند که تمایل دارند با سطوح حفاظتی پایین‌تر ^۳۶ مطابقت داشته باشند ، اگرچه این دو طبقه‌بندی کاملاً معادل نیستند ^۶۹٫ از آنجا که سطوح بالای حفاظت یا کامل (شبیه به دسته‌های Ia و Ib IUCN)، که تحت آنها استخراج ممنوع یا به شدت تنظیم می‌شود، بیشترین مزایای اکولوژیکی، اجتماعی و اقلیمی را فراهم می‌کنند ^{۷۰ ، ۷۱ ، ۷۲} ، هدف ۱۰٪ از پوشش حفاظتی بالا یا کامل توسط جامعه علمی توصیه شده است و در حال حاضر بخشی از استراتژی تنوع زیستی اتحادیه اروپا در سال ۲۰۳۰ ^۷۳ است . در اینجا، ما نشان می‌دهیم که چقدر از این هدف فاصله داریم، زیرا حفاظت بالا یا کامل کمتر از ۰٫۷٪ از اقیانوس را پوشش می‌دهد، به طور مساوی در سراسر اعماق و مناطق اکولوژیکی توزیع نشده است و بیشتر در مناطقی اجرا می‌شود که فشار ماهیگیری کمی وجود دارد.

خطرات حفاظت از مناطق به صورت عمودی

پیشنهاد طبقه‌بندی تلاش‌های حفاظتی بر اساس عمق ^{۱۱ ، ۷۴} با افزایش شناخت مدیریت شیلات مبتنی بر منطقه به عنوان OECMها، که معمولاً فقط به بنتوزها حفاظت می‌دهند، شتاب بیشتری گرفته است ^. این فرض می‌کند که تأثیرات انسانی به اعماقی که در آن استفاده‌های انسانی رخ می‌دهد، محدود باقی می‌ماند، که فرآیندهای اتصال متعدد در اعماق را نادیده می‌گیرد. تبادلات پیچیده انرژی، مواد مغذی و جمعیت از اپی‌پلاژیک به بنتوزها ^{۷۵ ، ۷۶} نشان می‌دهد که اختلال در یک قلمرو عمقی احتمالاً اثرات آبشاری بر سایر اعماق آن سیستم خواهد داشت ^۴۰. این امر در مورد اکوسیستم‌های کم‌عمق و همچنین برای اکثر اکوسیستم‌های عمیق که تقریباً منحصراً به زیست‌توده و بهره‌وری ناشی از قلمروهای اپی‌پلاژیک و مزوپلاژیک متکی هستند، صادق است ^{۶ ، ۳۸.} بنابراین، پهنه‌بندی عمودی ابزارهای حفاظتی به ناچار منجر به سطوح پایین حفاظت خواهد شد زیرا برخی از قسمت‌های ستون آب همچنان مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند و به نوبه خود توانایی ایجاد مزایای حفاظتی قوی در هر عمقی را به خطر می‌اندازد. علاوه بر این، مشکلات مرتبط با اجرای مقررات مختلف در اعماق مختلف، احتمالاً کارایی مناطق حفاظت‌شده دریایی (MPA) یا OECM های ^۷۵ با پهنه‌بندی عمودی را تضعیف می‌کند . در نهایت، حفاظت با پهنه‌بندی عمودی ممکن است دروازه دیگری برای حفاظت از پسماندها باشد. در واقع، این امر می‌تواند فقط امکان حفاظت از اعماقی را فراهم کند که برای استفاده انسان مورد بهره‌برداری قرار نمی‌گیرند، چه ستون آب بالای سایت‌های معدنی باشد و چه بنتوزهای زیر مزارع بادی فراساحلی. این امر اندازه‌گیری پیشرفت در جهت حفاظت از تنوع زیستی را دشوارتر می‌کند. برای جلوگیری از این خلأ، توصیه می‌کنیم (۱) حفاظت از سطح تا کف دریا به عنوان استاندارد حفاظت مبتنی بر منطقه و (۲) در صورت اجرا، مناطق حفاظت‌شده دریایی (MPA) و OECM های ۷۵ با پهنه‌بندی عمودی با سطح حفاظت از منطقه عمقی با کمترین حفاظت گزارش شوند.

یک نمایش دوبعدی از اقیانوس می‌تواند در جهانی که استفاده انسان محدود به اکوسیستم‌های کم‌عمق بود، به حفاظت از آن کمک کند. با این حال، با گسترش سریع استفاده انسان در اعماق اقیانوس و فراتر از آن در فراساحل ^۵۲ و ظهور ابزارهای حفاظتی با پهنه‌بندی عمودی، بیش از هر زمان دیگری نیاز مبرمی به در نظر گرفتن سه بُعد اقیانوس برای برنامه‌ریزی حفاظتی و تنظیم استفاده انسان وجود دارد. در پی فشار جهانی برای حفاظت بیشتر و بهتر از اقیانوس برای رسیدن به اهداف GBF کونمینگ-مونترال، طیف کامل سه‌بعدی تنوع زیستی دریایی باید در شبکه‌های حفاظتی پیشنهادی نمایش داده شود. چنین ملاحظاتی برای استراتژی‌های حفاظت ملی بسیار مهم است، زیرا ۷۵٪ از مناطق انحصاری اقتصادی جهان از اکوسیستم‌های عمیق تشکیل شده‌اند و در عین حال بالاترین سطوح فشار ماهیگیری را در خود جای داده‌اند. به موازات آن، انعقاد اخیر معاهده دریاهای آزاد فرصتی بی‌نظیر برای ایجاد تلاش‌های حفاظتی آینده بر اساس یک چارچوب اصلاح‌شده ارائه می‌دهد که فضای سه‌بعدی اقیانوس پیچیده و به هم پیوسته را در نظر می‌گیرد.

تعریف قلمروهای دریایی سه‌بعدی

ما با روی هم قرار دادن یک پهنه‌بندی دوبعدی از بوم‌منطقه‌های دریایی (مثلاً، اقیانوس اطلس شمالی معتدل، اقیانوس آرام شرقی گرمسیری) با پهنه‌بندی عمقی قلمروهای اصلی کف‌زی و پلاژیک (مثلاً اپی‌پلاژیک، مزوپلاژیک)، یک پهنه‌بندی سه‌بعدی از اقیانوس به دست آوردیم. برای تعریف پهنه‌بندی دوبعدی بوم‌منطقه‌های دریایی (طول و عرض جغرافیایی)، از نقشه جهانی بوم‌منطقه‌های دریایی و ساحلی همانطور که در Spalding و همکاران (۲۰۱۲، ۲۰۰۷) ^{۳۱ ، ۳۲} شرح داده شده است، استفاده کردیم . قلمروها (از این پس بوم‌منطقه‌ها) بزرگترین واحد مکانی را با زیست‌بوم منسجم در سطوح بالای طبقه‌بندی ناشی از شرایط محیطی مشترک و تاریخچه تکاملی ^۳۲ فراهم می‌کنند . این امر بوم‌منطقه‌ها را به واحدهای مرتبط برای ارزیابی نمایش تنوع زیستی تبدیل می‌کند. بوم‌منطقه‌ها به ۱۱ بوم‌منطقه ساحلی و چهار بوم‌منطقه «پلاژیک» تقسیم می‌شوند (شکل S ۱ ). بوم‌منطقه‌های ساحلی تا ۲۰۰ مایل دریایی (۳۷۰ کیلومتر) از ساحل یا تا هم‌بافت ۲۰۰ متری که دومی در آن دورتر است، امتداد دارند. به این ترتیب، بوم‌منطقه‌های ساحلی تمام آب‌های کم‌عمق‌تر از ۲۰۰ متر را پوشش می‌دهند، اما همچنین مناطقی از اعماق بتیس و مغاکی را نیز در بر می‌گیرند، زمانی که دومی در فاصله ۲۰۰ مایل دریایی از ساحل قرار دارد. بوم‌منطقه‌های «پلاژیک» آب‌های پلاژیک خارج از ساحل، از جمله آب‌های فراتر از صلاحیت ملی را پوشش می‌دهند. از آنجا که همه بوم‌منطقه‌ها در واقع شامل اکوسیستم‌های پلاژیک و بنتیک هستند، ما از این پس به بوم‌منطقه‌های «پلاژیک» به عنوان بوم‌منطقه‌های «خارج از ساحل» اشاره کردیم تا از سردرگمی با تمایز بین بنتوزها در مقابل ستون آب جلوگیری شود. ما از لایه برداری بوم‌منطقه‌ها از UN-WCMC Ocean Data Viewer ^۷۷ با دقت ۰.۰۱ درجه استفاده کردیم.

ما پهنه‌بندی قلمروهای عمقی کف‌زی را بر اساس توصیف مناطق عمقی اکولوژیکی در منابع ^{۳۳ ، ۷۱ ، ۳۵ ، ۷۸} به شرح زیر تعریف کردیم: یوفوتیک (۰-۳۰ متر)، مزوفوتیک بالایی (۳۰-۶۰ متر)، مزوفوتیک پایینی (۶۰-۱۵۰ متر)، راریفوتیک (۱۵۰-۳۰۰ متر)، باتیال بالایی (۳۰۰-۱۰۰۰ متر)، باتیال پایینی (۱۰۰۰-۳۵۰۰ متر)، آبیس (۳۵۰۰-۶۰۰۰ متر) و هادال (زیر ۶۰۰۰ متر). به طور مشابه، ما قلمروهای عمق پلاژیک را به شرح زیر تعریف کردیم: اپی‌پلاژیک (۰-۲۰۰ متر)، مزوپلاژیک (۲۰۰-۱۰۰۰ متر)، باتی‌پلاژیک (۱۰۰۰-۳۵۰۰ متر)، آبیسوپلاژیک (۳۵۰۰-۶۰۰۰ متر) و هادوپلاژیک (زیر ۶۰۰۰ متر).

توزیع سه‌بعدی MPAها و OECMها

ما از پایگاه داده جهانی مناطق حفاظت‌شده (WDPA ^۷۹ )، جامع‌ترین منبع در مورد مناطق حفاظت‌شده تعیین‌شده، برای ساخت نقشه جهانی مناطق حفاظت‌شده MPA ^۸۰ استفاده کردیم . به طور مشابه، ما از پایگاه داده جهانی سایر اقدامات مؤثر حفاظتی ^۷۹ برای ساخت نقشه جهانی OECM های خود استفاده کردیم. ما از روش توصیه‌شده در توماس و همکاران. ^۸۰ برای پردازش لایه برداری WDPA به روشی که اطلاعات قابل اعتمادی در مورد مساحت و سطح حفاظت از MPA ها ایجاد می‌کند، پیروی کردیم. فقط MPA هایی که مرزهای مکانی آنها مشخص بود، در تجزیه و تحلیل گنجانده شدند. اگرچه در گذشته از بافرهای دایره‌ای برای گنجاندن MPAهایی که اندازه آنها مشخص است اما شکل آنها مشخص نیست (مثلاً Spalding و همکاران ^{۸۱) ، استفاده شده است، ما برای جلوگیری از اطلاعات نادرست در مورد پوشش عمق‌سنجی MPAها ۸۲} ، تصمیم گرفتیم این کار را انجام ندهیم . بخش‌های زمینی MPAها با برش مرزهای MPA با یک بردار زمینی (Natural Earth نسخه ۵٫۱٫۱، با وضوح ۱۰ متر) حذف شدند. لایه بردار MPA به وضوح ۰٫۰۱ درجه ساده شد تا در مصرف حافظه و زمان محاسبه صرفه‌جویی شود.

برای محاسبه سطح حفاظت مناطق حفاظت‌شده دریایی (MPA) ^۷۰، ما از دسته‌بندی‌های مدیریتی تعریف‌شده توسط اتحادیه بین‌المللی حفاظت از طبیعت (IUCN) ^۸۳ از WDPA (جدول  S1 ) استفاده کردیم. اگرچه دسته‌بندی‌های IUCN و سطوح حفاظت تعریف‌شده توسط راهنمای MPA مطابقت کامل ندارند ^(۳۶ )، دسته‌بندی‌های مدیریتی IUCN نشان‌دهنده شیبی از حفاظت انحصاری از تنوع زیستی (Ia) تا استفاده و استخراج یکپارچه انسانی (VI) هستند که ما در اینجا به عنوان نماینده‌ای برای سطوح حفاظت استفاده کردیم. دسته‌بندی‌های IUCN که به عنوان «غیرقابل اجرا»، «گزارش نشده» یا «اختصاص داده نشده» گزارش شده‌اند، در یک سطح حفاظت منحصر به فرد طبقه‌بندی‌شده به عنوان «نامشخص» ادغام شدند.

مناطق حفاظت‌شده دریایی (MPA) حاصل از فرآیندهای مختلف تعیین، می‌توانند از نظر مکانی همپوشانی داشته باشند. برای جلوگیری از شمارش مجدد پوشش MPA که از یک منطقه محافظت می‌کنند، ما فقط نامگذاری‌ای را که بالاترین سطح حفاظت را برای یک منطقه مشخص فراهم می‌کند، نگه داشتیم. برای انجام این کار، با استخراج چندضلعی‌های مربوطه از لایه بردار اصلی و ادغام همه چندضلعی‌ها، یک لایه برداری منحصر به فرد برای هر سطح حفاظت IUCN ایجاد کردیم. سپس لایه برداری بالاترین سطح حفاظت (Ia) را از لایه برداری دومین سطح حفاظت (Ib) کم کردیم. سپس لایه‌های برداری مناطق حفاظت‌شده دریایی Ia و Ib را ادغام کردیم و آن را از لایه برداری بالاترین سطح حفاظت بعدی (II) کم کردیم و به همین ترتیب ادامه دادیم. در نهایت، لایه‌های برداری به دست آمده را ادغام کردیم که منجر به چندضلعی‌های MPA بدون همپوشانی از بالاترین سطوح حفاظت برای یک منطقه مشخص شد.

ما از داده‌های عمق‌سنجی لایه رستری GEBCO ^۳۷ برای ارزیابی توزیع عمق پوشش حفاظتی استفاده کردیم. توزیع عمق MPAها و OECMها با استخراج مقادیر از رستر عمق‌سنجی برای هر چندضلعی MPA و OECM و جمع کردن مساحت سلول‌های مربوط به همان قلمرو عمقی به دست آمد.

این لایه از یک تصویر قطبی (EPSG:4326) استفاده می‌کرد و بنابراین مساحت پوشش داده شده توسط هر اندازه سلول با عرض جغرافیایی متفاوت بود. مساحت هر سلول رستری با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد:

ارتفاع یک سلول ثابت و برابر است با:

با وضوح بر حسب درجه = ۰٫۰۰۴۱۶۶؛ دقیقه بر درجه = ۶۰′ و متر بر دقیقه = ۱۸۵۲ متر. این، ارتفاع سلول ۴۶۳ متر را می‌دهد.

عرض یک سلول برابر است با:

با nb سلول = ۸۶۴۰۰.

محیط زمین در یک عرض جغرافیایی مشخص به صورت زیر محاسبه شد:

با R  = ۶۳۷۸ کیلومتر.

برای تأیید محاسباتمان، محاسبه‌ی اندازه‌ی سلول دوم را با استفاده از تابع cellSize() از {terra} انجام دادیم و ماتریس مقادیر به‌دست‌آمده از هر دو روش را مقایسه کردیم. نتایج یکسان بودند و ما به دلیل زمان پردازش کوتاه‌تر، روش محاسبه‌ی مبتنی بر فرمول خود را حفظ کردیم.

قلمروهای عمقی محافظت‌شده توسط MPAها یا OECMها با عمق‌سنجی سلول‌های محافظت‌شده تعیین شدند. قلمرو عمقی کف‌زی محافظت‌شده توسط یک سلول MPA یا OECM با عمق‌سنجی آن سلول مطابقت داشت و قلمروهای عمقی پلاژیک محافظت‌شده با تمام قلمروهایی که بین سطح و کف دریا وجود دارند مطابقت داشت. به عنوان مثال، اگر یک سلول محافظت‌شده عمق‌سنجی ۳۰۰۰ متری داشت، فرض بر این بود که از باتیال بالایی (قلمرو کف‌زی) و اپی‌پلاژیک، مزوپلاژیک و باتی‌پلاژیک (قلمروهای پلاژیک) محافظت می‌کند.

ما نسبت حفاظت کفزی موجود برای هر قلمرو کفزی i را به صورت زیر محاسبه کردیم:

ما همین محاسبه را برای مناطق عمقی پلاژیک انجام دادیم.

توزیع سه‌بعدی فشار ماهیگیری

برای داده‌های ماهیگیری، ما از جدیدترین نسخه (۲٫۰) فعالیت ماهیگیری روزانه ناوگان ^۱۵ از Global Fishing Watch (GFW) با بالاترین وضوح موجود (۰٫۰۱ درجه) استفاده کردیم. GFW داده‌ها را از سیستم شناسایی خودکار (AIS) که در دسترس عموم است و سیستم‌های نظارت بر کشتی که توسط دولت‌ها اداره می‌شوند، جمع‌آوری می‌کند. در حالی که تنها ۲٪ از کل کشتی‌های ماهیگیری AIS (عمدتاً کشتی‌های بزرگ و تجاری) حمل می‌کنند، این کشتی‌ها مسئول ۵۰٪ از ماهیگیری در مناطق انحصاری اقتصادی (EEZ) و ۸۰٪ از ماهیگیری در دریاهای آزاد هستند ^۱۵٫ این مجموعه داده‌ها از مجموعه داده‌های جهانی ماهیگیری FAO انتخاب شد زیرا فشار ماهیگیری بر اکوسیستم‌های دریایی با داده‌های تلاش ماهیگیری (ساعت کیلومتر ^-۲ ) بهتر از داده‌های صید (تن کیلومتر ^-۲ ) ثبت می‌شود. ما داده‌های ماهیگیری سه سال اخیر موجود در GFW را از تاریخ ۲۰ مه ۲۰۲۲: ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۰ تجزیه و تحلیل کردیم. ^ما همبستگی قوی بین تعداد ساعات ماهیگیری بر اساس نوع تجهیزات و عمق‌سنجی در طول این سه سال پیدا کردیم (tau = 0.96، p -value < 10 ^-۱۶ ) که نشان می‌دهد نتایج در طول سال‌ها پایدار بوده‌اند. در شکل‌های ما، مقادیر مربوط به مجموعه داده‌های سال ۲۰۱۹ را نشان دادیم. تغییرپذیری بین سالانه به صورت یک فاصله اطمینان ۹۵٪ در شکل  ۴ نشان داده شده است . فایل‌های ردیابی شدت (ساعت ماهیگیری سلول ^-۱ ) و مکان (طول و عرض جغرافیایی) فعالیت‌های روزانه ناوگان در سال ۲۰۱۹ در یک مجموعه داده از ۲۰۵۶۵۶۹۸۸ رویداد ماهیگیری ترکیب شدند. فایل‌های داده با استفاده از مختصات مکانی فعالیت‌های ماهیگیری به فایل‌های شکل برداری تبدیل شدند (شکل S ۲ را ببینید ) و سپس فعالیت‌های ماهیگیری به مناطق اکولوژیکی و محدوده‌های عمق‌سنجی نسبت داده شدند. اطلاعات مربوط به نوع تجهیزات کشتی‌ها با استفاده از شناسه خدمات سیار دریایی (MMSI)، یک شماره شناسایی منحصر به فرد برای کشتی‌ها، به این مجموعه داده‌ها اضافه شد.

ما توزیع فشار ماهیگیری را در قلمروهای عمقی با استفاده از دو رویکرد ارزیابی کردیم: رویکردی که تأثیرات گسترده فعالیت‌های ماهیگیری را در اعماق مختلف تخمین می‌زند (از این پس “تحت تأثیر عمق” نامیده می‌شود) و رویکردی که عمقی را که مستقیماً توسط فعالیت‌های ماهیگیری هدف قرار می‌گیرد تخمین می‌زند (از این پس “تحت تأثیر عمق” نامیده می‌شود). ما تمام قلمروهای عمقی که در ستون عمودی آن فعالیت، از سطح تا بستر دریا، رخ می‌دهند را تحت تأثیر فعالیت‌های ماهیگیری در نظر گرفتیم. این فرض بر اساس شواهد تجربی و مبتنی بر مدل است که اختلال در یک بخش از پیوستار سطح تا بستر دریا، به دلیل فرآیندهای اتصال عمودی، اثرات آبشاری بر بقیه پیوستار دارد. چنین تأثیرات عمودی آبشاری بین اکوسیستم‌هایی به دور از هم مانند بنتوزهای اپی‌پلاژیک و آبزی ^{۸۴ ، ۸۵} نشان داده شده است . برای تعیین قلمروهای عمقی تحت تأثیر فعالیت‌های ماهیگیری، از مقدار عمق‌سنجی در محل فعالیت‌های ماهیگیری استفاده کردیم و قلمروهای بنتیک و پلاژیک موجود در آن ستون سطح تا بستر دریا را تعیین کردیم. به این ترتیب، تنها یک قلمرو کف‌زی می‌تواند تحت تأثیر هر فعالیت ماهیگیری قرار گیرد، اما چندین قلمرو پلاژیک می‌توانند به طور همزمان تحت تأثیر قرار گیرند. ما فشار ماهیگیری (ساعت بر کیلومتر مربع ⁾ را که بر هر قلمرو عمق کف‌زی تأثیر می‌گذارد، با جمع کردن کل ساعات فعالیت‌های ماهیگیری که بر آن قلمرو عمق کف‌زی تأثیر می‌گذارند تقسیم بر وسعت مکانی آن قلمرو عمق محاسبه کردیم (شکل  ۲ ). به طور مشابه، ما فشار ماهیگیری (ساعت بر کیلومتر مربع) را در هر قلمرو سه‌بعدی محاسبه کردیم ⁽ شکل  ۴ ) با جمع کردن کل ساعات فعالیت‌های ماهیگیری که بر یک قلمرو عمق کف‌زی مشخص در یک منطقه اکولوژیکی مشخص تأثیر می‌گذارند و تقسیم آن بر وسعت مکانی آن قلمرو سه‌بعدی (کیلومتر مربع ⁾ .

برای تعیین قلمروهای عمقی مورد هدف فعالیت‌های ماهیگیری، ما به محدوده عمقی تجهیزات ماهیگیری مرتبط با هر فعالیت ماهیگیری تکیه کردیم. این روش فقط برای انواع تجهیزاتی که فعالیت‌های پلاژیک و بنتیک را از هم متمایز می‌کنند، قابل دستیابی بود (جدول  S2 ). ما در نظر گرفتیم که فعالیت‌های بنتیک، قلمرو عمقی بنتیک مربوط به عمق‌سنجی محل ماهیگیری را هدف قرار می‌دهند. ما در نظر گرفتیم که فعالیت‌های پلاژیک فقط تأثیر مستقیمی بر قلمروهای پلاژیک در محدوده عمق تجهیزات ماهیگیری مورد استفاده و در محدوده عمق (یعنی عمق‌سنجی) محل ماهیگیری دارند. به عنوان مثال، یک وسیله ماهیگیری پلاژیک با محدوده عمق ۳۰ تا ۳۵۰ متر که در مکانی با عمق ۴۰۰ متر کار می‌کند، به عنوان هدف هر دو قلمرو اپی‌پلاژیک (۰ تا ۲۰۰ متر) و مزوپلاژیک (۲۰۰ تا ۱۰۰۰ متر) در نظر گرفته شد، اما اگر همان کشتی در مکانی با عمق ۱۵۰ متر کار می‌کرد، فقط اپی‌پلاژیک را هدف قرار می‌داد. برای تعیین محدوده عمق تجهیزات دریایی، توضیحات فنی موجود در منابع منتشر شده و منابع خاکستری (مانند NOAA، MSC) را بررسی کردیم. اطلاعات جمع‌آوری‌شده توسط متخصصان شیلات را بررسی کردیم. محدوده عمق هر ابزار ماهیگیری به‌دست‌آمده از این بررسی منابع در جدول S3 خلاصه شده است .

سه نوع تجهیزات مورد استفاده در GFW فعالیت‌های کف‌زی و سطحی را از هم تفکیک نمی‌کردند: «تورهای کیسه‌ای»، «قایق‌های ماهیگیری» و «ماهیگیری»، که ۶۲٪ از کل ساعات ماهیگیری ثبت شده را تشکیل می‌دادند. برای افزایش توانایی خود در تفکیک فعالیت‌های کف‌زی و سطحی، با مدیران پایگاه داده GFW تماس گرفتیم تا به جزئیات بیشتری در مورد کشتی‌های ترال ثبت شده دسترسی پیدا کنیم، نوع تجهیزاتی که بیشترین ساعات ماهیگیری نامشخص (سطحی در مقابل کف‌زی) را ترکیب می‌کرد. این داده‌های اضافی به ما این امکان را داد که بین قایق‌های ترال کف و میان‌آب تمایز بیشتری قائل شویم و ۱۷٪ دیگر از کل ساعات ماهیگیری را به فعالیت‌های کف‌زی یا سطحی اختصاص دهیم، که نسبت کل فعالیت‌های ماهیگیری را که عمق تحت تأثیر آنها قابل تعیین بود، از ۳۸٪ به ۵۵٪ می‌رساند. ۴۵٪ باقی‌مانده از ساعات ماهیگیری به عنوان هدف قرار دادن عمق «نامشخص» طبقه‌بندی شدند (شکل  ۴ ).

تعریف پروفایل‌های اولویت حفاظتی

رابطه بین پوشش حفاظتی و فشار ماهیگیری با استفاده از یک مدل رگرسیون خطی (روش پیرسون) از مجموعه تابع ‘ggpubr’ در ggplot مورد آزمایش قرار گرفت.

پروفایل‌های اولویت حفاظتی بر اساس فشار ماهیگیری و پوشش حفاظتی که در هر قلمرو سه‌بعدی رخ می‌دهد، تعریف شدند. چهار دسته فشار ماهیگیری با استفاده از چارک‌های فشار ماهیگیری (ساعت کیلومتر ^-۲ سال ^-۱ ) که در بخش ۲.۳ برای قلمروهای سه‌بعدی محاسبه شده است، تعریف شدند. چهار دسته پوشش حفاظتی بر اساس پیشرفت در جهت دستیابی به اهداف حفاظتی تعریف شدند. این ابتدا با استفاده از هدف CBD یعنی ۳۰٪ از کل پوشش حفاظتی تا سال ۲۰۳۰ و سپس با استفاده از هدف ۱۰٪ از پوشش حفاظتی بالا تا سال ۲۰۳۰ محاسبه شد (به عنوان مثال، مرجع ^۶۷ ). برای ارزیابی اول، قلمروهای سه‌بعدی را بین چهار دسته پوشش حفاظتی توزیع کردیم: ۰-۱۰٪؛ ۱۰-۲۰٪، ۲۰-۳۰٪ و >۳۰٪. برای ارزیابی دوم، قلمروهای سه‌بعدی را بین چهار دسته پوشش طبقه‌بندی IUCN Ia/Ib توزیع کردیم: ۰-۲.۵٪، ۲.۵-۵٪، ۵-۱۰٪ و >۱۰٪. برای هر دو ارزیابی، ما به هر قلمرو سه‌بعدی امتیازی از ۱ تا ۱۶ نسبت دادیم که نشان‌دهنده موقعیت آنها در این دسته‌های ۴ × ۴ است (شکل  ۵A ).

سپس این دسته‌های ۴ × ۴ را با استفاده از مقدار میانه فشار ماهیگیری و ۲۰٪ از کل حفاظت (به‌طور تقریبی ۵٪ از پوشش حفاظتی Ia/Ib) به عنوان آستانه، به دسته‌های ۲ × ۲ ساده کردیم که مطابق با پیشرفت نیمی از اهداف حفاظتی جهانی از ۲۰۲۰ تا ۲۰۳۰ است. چهار دسته حاصل، پروفایل‌های اولویت حفاظتی متفاوتی را برای قلمروهای سه‌بعدی تعریف کردند: «بالاترین اولویت» برای ماهیگیری بالاتر از میانه و تکمیل کمتر از نیمه اهداف حفاظتی؛ «پایین‌ترین اولویت» برای سناریوی مقابل؛ «پر کردن شکاف‌های حفاظتی» برای ماهیگیری پایین‌تر از میانه و تکمیل کمتر از نیمه اهداف حفاظتی و «کاهش فشار ماهیگیری» برای سناریوی مقابل.

نرم‌افزار، بسته‌های R و اسکریپت‌ها

^{ما تمام عملیات برداری و رستری را با استفاده از بسته‌های {sf} 86} و {terra} ^۸۷ تحت نظر تیم اصلی R (2021) ^۸۸ انجام دادیم . شکل‌ها با استفاده از {ggplot2} ^۸۹ و {tidyr} ^۹۰ ایجاد و با استفاده از Illustrator ® ویرایش شدند. از QGIS ® برای تجسم اولیه داده‌ها و تولید شکل‌های تکمیلی استفاده شد.

خلاصه گزارش

اطلاعات بیشتر در مورد طراحی تحقیق در خلاصه گزارش نمونه کارهای طبیعت که به این مقاله لینک شده است، موجود است  .