Loading article…
MARXAN は、保全計画における体系的な保護区設計を支援するために設計されたソフトウェア ファミリです。確率的最適化ルーチン (シミュレーテッド アニーリング)を使用することで、Marxan は特定の生物多様性表現目標を妥当な最適性で達成する空間保護区システムを生成します。長年にわたり、Marxan は標準的な 2 ゾーン アプリケーションから、接続性、確率、複数のゾーンを組み込むなどのより複雑な課題を考慮するように成長してきました。その過程で、Marxan のユーザー コミュニティは、計画プロジェクトを支援するためのプラグインとインターフェイスも構築してきました。
計算的には、Marxan は 0-1ナップサック問題の保全バージョンに対するソリューションを提供します。ここで、関心のあるオブジェクトは、特定の生物学的属性を持つ潜在的な保護地域です。シミュレーテッド アニーリング アルゴリズムは、一連の保全目標 (通常、各地理的/生物学的特徴の一定の割合が保護システムによって表される) を達成しながら、保護システムの総コストを最小限に抑えようとします。
歴史
Marxan はMAR ine と SPE XANを組み合わせた造語で、 SP はatially EX plicit AN nealingの頭字語です。これは、 2000 年にアデレード大学の学生だった Ian R. Ball の博士論文の成果であり、クイーンズランド州 (オーストラリア) の現在の主任科学者で、クイーンズランド大学で連邦フェローシップを保持しているHugh Possingham教授の指導と資金提供を受けました。これは、既存の SPEXAN プログラムの延長でした。
2018 年、「Marxan の民主化」のビジョンが始まりました。欧州連合が資金提供している生物多様性および保護地域管理プログラム (BIOPAMA) を通じて、共同研究センターは The Nature Conservancy と緊密に連携し、非専門家のアクセシビリティを向上させ、証拠に基づく保全計画のためのアクセス可能なツールを提供するという共通のビジョンをサポートする Web ベースの Marxan プラットフォームのプロトタイプを作成しました。これがきっかけで、2020 年に Microsoft とのパートナーシップが締結されました。このパートナーシップは、Marxan のインフラストラクチャを拡張してグローバルなアクセシビリティを実現し、地球のためにより賢明な決定を下すために必要なツールとデータをユーザーに提供することを目指しています。2020 年後半から 2021 年初頭にかけて、Microsoft の Azure Quantum チームは Marxan にいくつかのオープン ソースの貢献を行い、マルチコア マシンとクラウド環境で実行する際のパフォーマンスが向上しました。その結果、Marxan のバージョン 4 が marxansolutions.org から入手可能になりました。
アプリケーション
MARXANは世界で最も広く使用されている体系的な保護区計画ソフトウェアであり[2] 、世界最大の海洋保護区であるオーストラリアのクイーンズランド州にあるグレートバリアリーフの海洋保護区ネットワークの作成に使用されています。 [3]他の多くの海洋および陸上の保護区計画アプリケーションにも使用されています。[4]
- カリフォルニア州のチャンネル諸島[5]
- メキシコ湾[6]
- ガラパゴス諸島
- 南オーストラリア州[7]
- ブリティッシュコロンビア州[8]
- コネチカット州/ニューヨーク州
- カリフォルニア中央海岸
- バルト海[9]
MARXAN は、保護区ネットワーク設計以外にも、野生動物保護区の最適な密猟パトロールの設計や重要な生態系サービスの保護場所の特定、国境を越えた海洋計画の支援、保護目標を達成するために国境を越えた協力関係を優先すべき場所の把握など、数百の保護計画の課題に適用されています。MARXAN の用途をすべて挙げることはほぼ不可能ですが、保護区ネットワーク設計以外の例をいくつか挙げます。ソフトウェア固有の例については、ソフトウェア セクションを参照してください。
- ブラジルの大西洋岸森林[10] 、メキシコカリブ海のユカタン半島[11]、南オーストラリアのマレー・ダーリング盆地[12]、カナダのアルバータ州南西部[13]での復元活動
- 米国カリフォルニア州セントラルコースト生態地域[14]、ノルウェー南部テレマーク[15]、米国バーモント州[16]における生態系サービスの提供
- ボリビアのアンデス山脈[17]とインドネシアの中央カリマンタン[18]における競合する目的間のトレードオフの理解
- ドナウ川流域、ヨーロッパ、[19]および南アフリカの草原バイオーム[20]における管理の優先順位の特定
- 中央アフリカのヴィルンガ大景観[21]とブラジル沿岸のパトスラグーン河口[22]における法執行活動
MARXAN はThe Nature Conservancyで広く使用されており、Global Marine Initiative で使用されている体系的な計画ツールの主要部分を占めています。世界自然保護基金はMARXAN を使用して、海洋保護区の世界規模のセットと回復へのロードマップを定義し、これを使用して外洋海洋保護区ネットワークの作成について国連に請願しました。
このソフトウェアは、次のような地上アプリケーションでも使用されています。
ソフトウェア
マルクサン
Marxan は、世界中で最も広く使用されている保全計画の意思決定支援ソフトウェアであり、地球表面の約 5% をカバーする海洋および陸上の保全システムの構築に使用されています。Marxan は、生物多様性の保全目標を満たすコスト効率の高いネットワークの設計をサポートします。
ゾーンを持つマルクサン
Marxan with Zones は Marxan と同じ機能を持っていますが、ソフトウェアが解決できる問題の範囲が広がり、複数のコストとゾーンを体系的な計画フレームワークに組み込むことができます。アプリケーションとしては、さまざまな保護レベルの海洋保護区や、農業、生物多様性保護、持続可能な森林地帯のバランスが取れた景観のゾーニングなどが考えられます。Marxan with Zones は、調査地域の各計画単位を特定のゾーンに割り当て、最小限の総コストでさまざまな生態学的、社会的、経済的目的を達成します。[25]意思決定に役立てられている場所の例として、インドネシアのラジャ アンパット、[26]マレーシアのサバ州のトゥン ムスタファ公園、[27]インドネシアの中央カリマンタン、[18]インドネシアのボルネオ島などがあります。[28]
接続性を備えたMarxan
Marxan with Connectivity は、空間計画においてより洗練された接続性を考慮することを可能にする Marxan ソフトウェア ファミリーの拡張機能です。たとえば、幼生分散、動物の移動、遺伝子の流れなどのプロセスを通じてサイトが接続される可能性があり、これらは保全計画の望ましい目標です。Marxan with Connectivity は、空間的には離れているが生態学的にはつながっている可能性のあるサイトを保護するために、淡水、海洋、陸上、陸海システムに適用されています。いくつかの例としては、地中海の絶滅危惧種のアカウミガメ (Caretta caretta) の計画、[29]イベリア半島南西部のグアディアナ川流域の河川の接続性を考慮することなどがあります。[30]これは最近、「Marxan Connect」を通じて運用されました。これは、保護地域ネットワーク計画において生態学的接続性に関するデータを適切に使用して保全計画者を支援するために設計された、新しいオープン ソース、オープン アクセスのグラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) ツールです。[31]
確率を持つマルクサン
確率付きマルクサン（MarProb）は、将来のある時点でサイトが破壊される確率を組み込んだ追加の目的関数項を持つマルクサンです。この関数は、保護地域ネットワークの存続を計画するのに役立ちます（Game et al. 2008 [32]を参照）。この関数が使用された例としては、気候変動による予測分布の不確実性を考慮したイベリア爬虫類の保護計画の策定、[33]フィジーのクブラウ地区漁業管理区域でのサンゴ礁生息地マップに関連する固有の不確実性を考慮した保全計画などがあります。[34]
コンパニオンツール
ゾナエ・コギト
Zonae Cogitoは、Marxanプロジェクトの管理と視覚化に役立つ無料で利用できるソフトウェアパッケージです。[35]このインターフェースは、代替計画シナリオの開発と評価を合理化および簡素化し、入力ファイルの直接編集、パラメータの調整を可能にし、ユーザーが評価のために重要な出力ファイルに簡単にアクセスできるようにします。
クルズ
CLUZ（保全土地利用ゾーニングソフトウェア）は、ユーザーが保護地域ネットワークやその他の保全景観や海景を設計できるようにするQGISプラグインです。[36]画面上の計画に使用でき、Marxan保全計画ソフトウェアへのリンクとしても機能します。これは、ボブ・スミスによって開発され、英国政府のダーウィン・イニシアティブによって資金提供されました。[37]
マルクサンツールボックス
Apropos Information SystemsのTrevor Wiens氏が開発した便利なツールは、ArcGISとQGISの両方のユーザーが利用できます。[38]
優先順位
Rによる体系的な保全の優先順位付け– prioritizr R パッケージ[39]は、整数線形計画法 (ILP) 技術を使用して、保全計画問題の構築と解決のための柔軟なインターフェイスを提供します。このパッケージは、保全計画演習の特定のニーズに合わせて保全計画問題をカスタマイズするために使用できる、幅広い目的、制約、ペナルティをサポートしています。構築後は、さまざまな商用およびオープンソースの正確なアルゴリズム ソルバーを使用して保全計画問題を解くことができます。ヒューリスティックやシミュレーテッド アニーリングなど、保全問題を解決するために従来使用されているアルゴリズムとは対照的に、ここで使用される正確なアルゴリズムは最適なソリューションを見つけることが保証されています。さらに、保全問題は、さまざまな管理アクションまたはゾーンの空間割り当てを最適化するように構築できるため、保全の実践者は複数の利害関係者に利益をもたらすソリューションを特定できます。最後に、このパッケージには、Marxan保全計画プログラム用にフォーマットされた入力データを読み取り、 Marxanよりもはるかに短い時間ではるかに安価なソリューションを見つける機能があります。
参考文献
- ^ McGowan J, Hines E, Elliott M, Howar J, Dransfield A, Nur N, Jahncke J (2013-08-13). 「中央カリフォルニアの国立海洋保護区における海洋空間計画のための海鳥生息地モデリングの利用」PLOS ONE . 8 (8): e71406. Bibcode :2013PLoSO...871406M. doi : 10.1371/journal.pone.0071406 . PMC 3742767 . PMID 23967206.
- ^ Ball, IR, Possingham, HP, & Watts, ME (2009). Marxan and relatives: 空間保全の優先順位付けのためのソフトウェア。A. Moilanen、KA Wilson、HP Possingham (編)、『空間保全の優先順位付け: 定量的手法と計算ツール』(pp. 185–210)。オックスフォード大学出版局。
- ^ 「グレートバリアリーフの3分の1で漁船の立ち入りが禁止される」International Daily Newswire . Environment News Service. 2004年. 2006年5月28日閲覧。
- ^ 「エコロジーセンターMARXANホームページ」
- ^ Airame S. 2005. チャンネル諸島国立海洋保護区：海洋保護区の科学と政策の推進。A Scholz および D Wright (編)。場所は重要：太平洋岸北西部の海洋科学、保全、管理のための地理空間ツール。オレゴン州コーバリス：オレゴン州立大学出版局。
- ^ Chatwin A、Huggins A、Kramer P、Wear S、Zenny N、Jeo R (2005)。「カリブ海全域の海洋生態地域評価。第 4 章 1. パート IV: カリブ海における保全活動。カリブ海の海洋生物多様性: 既知と未知」。Miloslavich P、Klein E (編)。カリブ海海洋生物調査。ランカスター: DEStech Publications Inc. pp. 293–8。2006 年 5 月 23 日のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「オーストラリア南東海洋地域における細胞の選択頻度」。Neptune - 国立海洋局データディレクトリ。2004年12月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「コンピューターソフトウェアを使用した海洋保護区ネットワークの設計：計画担当者がMarxanの使用について議論」。MPAニュース。2016年3月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ヘルシンキ委員会 (2010)。「適切に管理された海洋保護区の生態学的に一貫性のあるネットワークに向けて - HELCOM BSPA ネットワークの現状と生態学的一貫性に関する実施報告書」(PDF)。バルト海環境議事録 B。124A : 147。2011-07-17にオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ Crouzeilles R、Beyer HL、Mills M 、 Grelle CE、Possingham HP (2015)。「生息地の利用可能性を考慮した復元計画の体系化：大西洋岸森林の哺乳類に対する種固有のアプローチ」。多様 性と分布。21 (9): 1027–1037。doi : 10.1111/ddi.12349。ISSN 1472-4642。
- ^ Adame MF、Hermoso V、Perhans K、Lovelock CE、Herrera-Silveira JA (2015年4月)。「生態系サービスの回復のための費用対効果の高い地域の選択」。Conservation Biology (スペイン語) 。29 (2): 493–502。doi : 10.1111 /cobi.12391。hdl : 10072 /124929。PMID 25199996。
- ^ Jellinek S (2017). 「 断片化された農業景観における植生群落の戦略的復元のための優先順位付けツールの使用」。 生態学的管理と復元。18 (1): 45–53。doi :10.1111/emr.12224。hdl : 11343/ 291727。ISSN 1442-8903。
- ^ Braid AC, Nielsen SE (2015-07-13). 「カナダ、アルバータ州南西部のハイイログマ（Ursus arctos）の保護と回復のための優先サイトの選定」. PLOS ONE . 10 (7): e0132501. Bibcode :2015PLoSO..1032501B. doi : 10.1371/journal.pone.0132501 . PMC 4500459. PMID 26168055 .
- ^ ab Chan KM、Shaw MR、Cameron DR、Underwood EC、Daily GC（2006年10月）。「生態系サービスの保全計画」。PLOS Biology。4 （ 11 ）： e379。doi ：10.1371 / journal.pbio.0040379。PMC 1629036。PMID 17076586。
- ^ Schröter M、 Remme RP（2016年2月）。 「生態系サービスの保全のための空間的優先順位付け：ヒューリスティック最適化によるホットスポットの比較」。Landscape Ecology。31 （ 2）：431–450。doi ： 10.1007 /s10980-015-0258-5。PMC 4722056。PMID 26843784 。
- ^ Watson KB、Galford GL、Sonter LJ、Koh I、Ricketts TH（2019年8月）。「生物多様性と生態系サービスの保全計画に対する人間の需要の影響」。保全生物学。33 （ 4 ）：942–952。doi ： 10.1111 /cobi.13276。PMC 6850574。PMID 30614054。
- ^ Fastré C、Possingham HP、Strubbe D、Matthysen E（2020年5月）。「土地利用決定における生物多様性保全と生態系サービス提供のトレードオフの特定」。Scientific Reports。10 （ 1 ）：7971。Bibcode ： 2020NatSR..10.7971F。doi ： 10.1038 / s41598-020-64668 -z。PMC 7224365。PMID 32409694。
- ^ ab Law EA、Bryan BA、Meijaard E、Mallawaarachchi T、Struebig MJ、Watts ME、Wilson KA (2017)。「混合政策は多機能熱帯林景観においてより多くの選択肢を与える」。応用生態学ジャーナル。54 ( 1 ): 51–60。doi : 10.1111 /1365-2664.12666。hdl : 10536 /DRO/DU:30102070。ISSN 1365-2664。
- ^ Domisch S, Kakouei K, Martínez-López J, Bagstad KJ, Magrach A, Balbi S, et al. (2019年3月). 「社会的公平性がゾーン選択を形作る：国境を越えたドナウ川流域における水生生物多様性保全と生態系サービス提供のバランス」.総合環境の科学. 656 : 797–807. Bibcode :2019ScTEn.656..797D. doi : 10.1016/j.scitotenv.2018.11.348 . hdl : 10810/44159 . PMID 30530149.
- ^ Egoh BN、Reyers B、Rouget M、Richardson DM (2011 年6 月)。「南アフリカの草原における生態系サービス管理の優先分野の特定」。環境管理ジャーナル。92 (6): 1642–50。doi : 10.1016 /j.jenvman.2011.01.019。hdl : 2263 / 15971。PMID 21334134。
- ^ Plumptre AJ、Fuller RA、Rwetsiba A、Wanyama F、Kujirakwinja D、Driciru M、他。 （2014年）。 「保護地域での違法行為を阻止するために資源を効率的にターゲットにする」。応用生態学ジャーナル。51 (3): 714–725。土井: 10.1111/1365-2664.12227。ISSN 1365-2664。
- ^ Duarte de Paula Costa M、Mills M、Richardson AJ 、 Fuller RA、Muelbert JH、Possingham HP（2018年9月）。「河口域の生物多様性を保護するための効率的な職人漁業の施行」（PDF）。生態学的応用。28 （6）：1450–1458。doi ：10.1002/eap.1744。PMID 29944185 。
- ^ Ceballos G、Ehrlich PR、Soberón J、Salazar I、Fay JP (2005 年 7 月)。「地球規模の哺乳類保全: 何を管理しなければならないか?」。Science。309 ( 5734): 603–7。Bibcode : 2005Sci ... 309..603C。doi : 10.1126/science.1114015。PMID 16040704。S2CID 44377512 。
- ^ 「グレートサンドヒルズ環境調査」。サスカチュワン州政府。2008年7月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Watts ME、Ball IR、Stewart RS、Klein CJ、Wilson K、Steinback C、他 (2009-12-01)。「Marxan with Zones: 最適な保全に基づく土地および海域利用ゾーニングのためのソフトウェア」。環境モデリングとソフトウェア。24 (12): 1513–1521。doi :10.1016/ j.envsoft.2009.06.005。ISSN 1364-8152 。
- ^ Grantham HS、Agostini VN、Wilson J、Magubhai S、Hidayat N、Muljadi A、他 (2013-03-01)。「インドネシア、ラジャ・アンパットにおける海洋保護区ネットワークの計画策定に役立つゾーニング分析の比較」。海洋政策。38 :184–194。doi : 10.1016 /j.marpol.2012.05.035。ISSN 0308-597X 。
- ^ ジュミン R、ビンソン A、マクゴーワン J、マグピン S、ベガー M、ブラウン CJ、ポッシンガム HP、クライン C (2018 年 10 月)。 「マルクスアンから経営陣へ：マレーシア・サバ州のトゥン・ムスタファ公園の関係者との海洋ゾーニング」。オリックス。52 (4): 775–786。土井：10.1017/S0030605316001514。ISSN 0030-6053。
- ^ Venter O, Possingham HP, Hovani L, Dewi S, Griscom B, Paoli G, Wells P, Wilson KA (2013). 「熱帯地方におけるREDD+と農業および伐採との衝突を最小限に抑えるための体系的な保全計画の活用」Conservation Letters 6 (2): 116–124. doi : 10.1111/j.1755-263X.2012.00287.x .
- ^ Mazor T、Beger M、McGowan J、Possingham HP 、 Kark S (2016)。「地中海におけるウミガメの保全優先順位付けにおける回遊情報の価値」( PDF)。地球生態学と生物地理学。25 (5): 540–552。doi :10.1111/geb.12434。ISSN 1466-8238 。
- ^ Hermoso V, Linke S, Prenda J, Possingham HP (2011). 「淡水の体系的保全計画における縦断的接続性への対応」.淡水生物学. 56 (1): 57–70. doi :10.1111/j.1365-2427.2009.02390.x. hdl : 10272/4384 . ISSN 1365-2427.
- ^ Daigle RM、Metaxas A、Balbar AC、McGowan J、Treml EA、Kuempel CD、Possingham HP、Beger M (2020)。「Marxan Connectによる空間保全計画における生態学的接続性の運用」。生態学と進化 の方法。11 (4): 570–579。doi : 10.1111 /2041-210X.13349。hdl : 10536/DRO/DU:30135307。ISSN 2041-210X。
- ^ Game ET、Watts ME、Wooldridge S 、Possingham HP (2008 年 4 月)。「海洋保護区の存続計画:壊滅的な重要性を持つ問題」(PDF)。生態学的応用。18 (3): 670–80。doi :10.1890/07-1027.1。PMID 18488626。
- ^ Carvalho SB、Brito JC、Crespo EG、Watts ME、Possingham HP (2011-07-01)。「気候変動下での保全計画：予測される種の分布の不確実性を考慮し、空間と時間における保全投資の信頼性を高める」。生物保全。144 (7): 2020–2030。doi : 10.1016 /j.biocon.2011.04.024。ISSN 0006-3207 。
- ^ Tulloch VJ、Possingham HP、Jupiter SD、 Roelfsema C、Tulloch AI、Klein CJ (2013-06-01)。「海洋保護区の設計における生息地データに関連する不確実性の組み込み」(PDF)。生物保全。162 :41–51。doi :10.1016/ j.biocon.2013.03.003。ISSN 0006-3207 。
- ^ Segan DB、Game ET、Watts ME、Stewart RR、Possingham HP (2011-12-01)。「保全計画のための相互運用可能な意思決定支援ツール」(PDF)。環境モデリングとソフトウェア。26 ( 12 ): 1434–1441。doi :10.1016/ j.envsoft.2011.08.002。ISSN 1364-8152 。
- ^ Smith R (2019-01-31). 「QGIS 用 CLUZ プラグイン: 保全地域システムおよびその他の生態学的ネットワークの設計」.研究のアイデアと成果. 5 : e33510. doi : 10.3897/rio.5.e33510 . ISSN 2367-7163.
- ^ 「ダーウィン・イニシアティブ」英国政府。
- ^ 「オープンソースデスクトップGIS」qgis.org。
- ^ 「prioritizr R パッケージ」。GitHub。2021年5 月 11 日。
外部リンク
- 「MARXANホームページ、情報、ダウンロード」
- 「Marxan リソースとトレーニング資料、PacMARA Marxan コース情報」。
- 「海洋保護区ネットワークの設計にコンピュータ ソフトウェアを使用する: 計画担当者が Marxan の使用について議論」。MPA ニュース。2016 年 3 月 3 日時点のオリジナルからアーカイブ。
- Gordon SN、Johnson KN、Reynolds KM、Crist P、Brown N. 森林生物多様性評価のための意思決定支援システム、現在のシステムと将来のニーズ。最終報告書 - プロジェクト A-10 (報告書)。国立科学および持続可能な森林管理委員会。2007 年 9 月 27 日のオリジナルからアーカイブ。