การวิเคราะห์ช่องว่างเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการอนุรักษ์สัตว์ป่าเพื่อระบุช่องว่างในพื้นที่อนุรักษ์ (เช่นพื้นที่คุ้มครองและเขตสงวนธรรมชาติ ) หรือพื้นที่ป่าอื่นๆ ที่มีพันธุ์พืชและสัตว์ที่สำคัญและถิ่นที่อยู่หรือลักษณะทางนิเวศวิทยาที่สำคัญ^{[ 1 ]}

การวิเคราะห์ช่องว่างตั้งอยู่บนหลักการที่ว่าการมีพื้นที่คุ้มครองบนแผนที่ไม่ได้หมายความว่าสถานที่ที่ถูกต้องจะได้รับการคุ้มครองเสมอไป นักวิจัยแยกแยะช่องว่างออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ ช่องว่างด้านการแสดง ช่องว่างด้านนิเวศวิทยา และช่องว่างด้านการจัดการ ช่องว่างทั้งสามประเภทนี้มักเกิดขึ้นพร้อมกันในภูมิทัศน์เดียวกัน กล่าวคือ สายพันธุ์หนึ่งอาจอยู่ในเขตสงวนธรรมชาติ แต่ยังคงเผชิญกับภัยคุกคามจากการตัดไม้ การตั้งถิ่นฐานของมนุษย์ หรือการจัดการที่ไม่เพียงพอ^{[ 2 ]}

ผู้จัดการด้านการอนุรักษ์หรือนักวิทยาศาสตร์สามารถใช้ข้อมูลนี้เป็นพื้นฐานในการให้คำแนะนำเพื่อปรับปรุงความครอบคลุมของเขตอนุรักษ์ธรรมชาติหรือประสิทธิภาพของพื้นที่คุ้มครอง เพื่อให้พื้นที่เหล่านี้มีคุณค่าสูงสุดในการอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพด้วยข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์ช่องว่าง ขอบเขตของพื้นที่คุ้มครองอาจได้รับการออกแบบให้ครอบคลุม "ช่องว่าง" ที่มีประชากรสัตว์ป่าจำนวนมาก ซึ่งสามารถส่งเสริมการอยู่รอดในระยะยาวของประชากรกลุ่มใหญ่ ของ สายพันธุ์นั้นๆ ที่อยู่ในพื้นที่ที่ได้รับการจัดการหรือคุ้มครองอยู่แล้ว หรือเพื่อรวมความหลากหลายของสัตว์ป่าหรือระบบนิเวศที่สมควรได้รับการคุ้มครอง แต่ยังไม่ได้รับการเป็นตัวแทนอย่างเพียงพอในเครือข่ายพื้นที่คุ้มครองที่มีอยู่ การประเมินช่องว่างสามารถทำได้โดยใช้ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ : แผนที่ที่ดินที่แสดงลักษณะภูมิประเทศ ลักษณะทางชีวภาพและธรณีวิทยา (เช่นป่าไม้ที่ราบ แม่น้ำ ฯลฯ) ขอบเขต การเป็นเจ้าของและการใช้ที่ดิน จะถูกนำมาซ้อนทับกับการกระจายตัวของสัตว์ป่า สามารถระบุได้ว่าการกระจายตัวของสายพันธุ์นั้นๆ มากน้อยเพียงใดที่อยู่ในหรือนอกพื้นที่อนุรักษ์ หรืออยู่ในพื้นที่ที่มีการใช้ประโยชน์สูง ฯลฯ

โดยพื้นฐานแล้ว การวิเคราะห์ช่องว่างคือการประเมินว่าระบบพื้นที่คุ้มครองนั้นบรรลุเป้าหมายการคุ้มครองที่กำหนดโดยประเทศหรือภูมิภาคเพื่อแสดงถึงความหลากหลายทางชีวภาพได้มากน้อยเพียงใด การวิเคราะห์ช่องว่างอาจแตกต่างกันไป ตั้งแต่การศึกษาอย่างง่ายที่อิงจากการเปรียบเทียบความหลากหลายทางชีวภาพในเชิงพื้นที่กับพื้นที่คุ้มครองที่มีอยู่ ไปจนถึงการศึกษาที่ซับซ้อนซึ่งต้องมีการรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลอย่างละเอียด การทำแผนที่ และการใช้ซอฟต์แวร์เพื่อการตัดสินใจ

โดยทั่วไป การวิเคราะห์ช่องว่างจะพิจารณา "ช่องว่าง" ที่แตกต่างกันหลายประเภทในเครือข่ายพื้นที่คุ้มครอง: ^{[ 3 ] [ 4 ]}

• ช่องว่างในการเป็นตัวแทน: อาจไม่มีตัวแทนของสายพันธุ์หรือระบบนิเวศใด ๆ ในพื้นที่คุ้มครองเลย หรือมีตัวอย่างของสายพันธุ์หรือระบบนิเวศนั้นไม่เพียงพอที่จะรับประกันการคุ้มครองในระยะยาว
• ช่องว่างทางนิเวศวิทยา: แม้ว่าชนิดพันธุ์หรือระบบนิเวศจะพบได้ในระบบพื้นที่คุ้มครอง แต่สภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยาอาจไม่เหมาะสม หรือพื้นที่คุ้มครองนั้นไม่สามารถจัดการกับการเคลื่อนย้ายของชนิดพันธุ์หรือเงื่อนไขทางนิเวศวิทยาเฉพาะที่จำเป็นต่อการอยู่รอดในระยะยาวหรือการทำงานของระบบนิเวศได้
• ช่องว่างในการจัดการ: พื้นที่คุ้มครองมีอยู่จริง แต่ระบอบการจัดการ (วัตถุประสงค์การจัดการ รูปแบบการกำกับดูแล หรือประสิทธิผลของการจัดการ) ไม่ได้ให้ความปลอดภัยอย่างเต็มที่สำหรับชนิดพันธุ์หรือระบบนิเวศเฉพาะแห่ง โดยพิจารณาจากสภาพท้องถิ่น

การมีส่วนร่วม ของประชาชนในด้านวิทยาศาสตร์สามารถให้ข้อมูลที่มีค่าเพื่อช่วยในการระบุช่องว่างด้านการเป็นตัวแทน ระบบนิเวศ และการจัดการในความพยายามในการอนุรักษ์และฟื้นฟู ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายสูงหรือใช้แรงงานมากสำหรับนักวิจัยหรือสถาบันในการดำเนินการหากไม่มีการมีส่วนร่วมของประชาชน

ในการวิเคราะห์ช่องว่างเพื่อประเมินประสิทธิภาพของพื้นที่คุ้มครองสำหรับการอนุรักษ์ม้าน้ำปากสั้น ( Hippocampus hippocampus ) และม้าน้ำปากยาว ( H. guttalatus ) ตามแนวชายฝั่งอิตาลี นักวิจัยใช้ข้อมูลที่รวบรวมผ่าน iSeahorse ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของProject Seahorseเครื่องมือนี้ช่วยให้นักดำน้ำจากทั่วโลก รวมถึงนักท่องเที่ยวเชิงนิเวศ สามารถส่งภาพถ่ายและการสังเกตม้าน้ำชนิดต่างๆ ได้ โดยการรวมข้อมูลที่มาจากประชาชนเข้ากับระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) และแบบจำลองการกระจายพันธุ์ นักวิจัยสามารถระบุช่องว่างในการเป็นตัวแทน โดยประมาณว่ามีเพียง 25-30% ของถิ่นที่อยู่ซึ่งพบเห็นม้าน้ำเหล่านี้เท่านั้นที่อยู่ภายใต้การคุ้มครองโดยพื้นที่อนุรักษ์ที่มีอยู่^{[ 5 ]}

ในการศึกษาวิจัยอีกชิ้นหนึ่ง นักวิจัยได้ทำการวิเคราะห์ช่องว่างเพื่อการอนุรักษ์นกอินทรีฮาร์ปี ( Harpia harpyja ) ซึ่งอยู่ในภาวะใกล้สูญพันธุ์อย่างยิ่ง นักวิจัยใช้ข้อมูลจาก eBird ซึ่งเป็นแอปพลิเคชันที่อนุญาตให้ประชาชนสามารถส่งภาพถ่ายและข้อสังเกตเกี่ยวกับการพบเห็นนกได้ เมื่อรวมข้อมูลที่รวบรวมจาก eBird ถิ่นที่อยู่อาศัยที่คาดการณ์ไว้ของสายพันธุ์ และแบบจำลองการกระจายพันธุ์ของสายพันธุ์ นักวิจัยสรุปได้ว่าพื้นที่อนุรักษ์ที่กำหนดไว้ในปัจจุบันของนกอินทรีฮาร์ปีครอบคลุมเพียงประมาณ 18% ของช่วงที่เป็นไปได้^{[ 6 ]}

ในอาร์เจนตินา องค์กรไม่แสวงหาผลกำไรAves Argentinasได้รวบรวมอาสาสมัครเพื่อทำการสำรวจนกคาร์ดินัลสีเหลืองที่ใกล้สูญพันธุ์ ( Gubernatrix cristata ) เป็นประจำทุกปี ตั้งแต่เดือนกันยายนถึงตุลาคม ตั้งแต่ปี 2015 ถึง 2017 อาสาสมัครเหล่านี้บันทึกการสังเกตนกคาร์ดินัลสีเหลืองและแหล่งทำรัง ซึ่งให้ข้อมูลที่มีค่าแก่นักวิจัยที่ทำการวิเคราะห์ช่องว่างเพื่อทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงในการเลือกถิ่นที่อยู่ของสายพันธุ์เมื่อเวลาผ่านไป เพื่อประเมินความเพียงพอของพื้นที่คุ้มครองที่มีอยู่ การวิเคราะห์นี้ช่วยสนับสนุนนักวิจัยในการระบุความแตกต่างระหว่างถิ่นที่อยู่และเขตคุ้มครองในปัจจุบัน^{[ 7 ]}

การศึกษาในปี 2020 ที่ตีพิมพ์ในCurrent Biologyพบว่าภายในขอบเขตที่เสนอของอุทยานแห่งชาติแพนด้ายักษ์ (GPNP) ร้อยละ 38.9 ของแหล่งที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมของแพนด้ายักษ์ ( Ailuropoda melanoleuca ) ไม่ได้ถูกครอบคลุมโดยพื้นที่คุ้มครองที่มีอยู่ โดยช่องว่างในการครอบคลุมแตกต่างกันอย่างมากตามเทือกเขา ซึ่งเกินครึ่งหนึ่งของแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีอยู่ในเทือกเขาQionglai ^{[ 8 ]}การศึกษายังพบว่าภายในพื้นที่คุ้มครองอย่างเป็นทางการ ร้อยละ 23.2 ของแหล่งที่อยู่อาศัยของแพนด้ามีการกำหนดทับซ้อนกันจากหน่วยงานจัดการหลายแห่ง ได้แก่ เขตอนุรักษ์ธรรมชาติ อุทยานป่าไม้ พื้นที่ทัศนียภาพ และอุทยานธรณีวิทยา โดยมีกฎที่แตกต่างกัน บางครั้งก็ขัดแย้งกัน เกี่ยวกับกิจกรรมของมนุษย์ที่ได้รับอนุญาต^{[ 8 ]}ที่สำคัญ การศึกษาไม่ได้เพียงแค่ระบุสถานะการคุ้มครองของพื้นที่เท่านั้น แต่ยังตรวจสอบด้วยว่าการตัดไม้และการรบกวนของมนุษย์ถูกจำกัดภายในพื้นที่คุ้มครองที่มีอยู่จริงหรือไม่ ในมณฑลเสฉวนเพียงแห่งเดียว ร้อยละ 11.7 ของแหล่งที่อยู่อาศัยของแพนด้าภายในพื้นที่คุ้มครองไม่มีข้อจำกัดในทางปฏิบัติสำหรับกิจกรรมทั้งสองอย่าง ผู้เขียนโต้แย้งว่าการวิเคราะห์ช่องว่างต้องคำนึงถึงทั้งการกำหนดทางกฎหมายบนกระดาษและประสิทธิภาพการจัดการจริงบนภาคพื้นดินเพื่อให้เป็นเครื่องมือการวางแผนที่มีความหมาย^{[ 8 ]}

งานวิจัยแยกต่างหากในปี 2020 ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Landscape Ecologyได้ตรวจสอบการเชื่อมต่อเชิงพื้นที่ของพื้นที่คุ้มครองโดยใช้สัตว์กินเนื้อขนาดใหญ่สองชนิด ได้แก่ เสือดาวเปอร์เซีย ( Panthera pardus saxicolor ) และเสือชีตาห์เอเชีย ( Acinonyx jubatus venaticus ) ในเครือข่ายพื้นที่อนุรักษ์ของอิหร่าน ผู้เขียนใช้แบบจำลองการกระจายพันธุ์เพื่อสร้างแผนที่ถิ่นที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมทั่วทั้งภูมิภาค จากนั้นใช้ทฤษฎีกราฟเพื่อประเมินว่าถิ่นที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมนั้นอยู่ในพื้นที่คุ้มครองมากน้อยเพียงใด และพื้นที่เหล่านั้นเชื่อมต่อกันได้ดีเพียงใดในภูมิทัศน์ การวิเคราะห์ของพวกเขาพบว่าแม้ว่าพันธุ์นั้นจะดูเหมือนได้รับการแสดงอย่างเพียงพอในแง่ของการครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด แต่พื้นที่คุ้มครองที่แยกตัวออกไปและมีการเชื่อมต่อที่ไม่ดีก็ยังคงทำให้ประชากรมีความเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ในระดับท้องถิ่นได้^{[ 9 ]}การค้นพบนี้มีนัยสำคัญต่อการออกแบบพื้นที่อนุรักษ์ แม้ว่าระบบพื้นที่คุ้มครองที่ประกอบด้วยชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่แยกตัวออกไปอาจได้คะแนนค่อนข้างดีในการวิเคราะห์ช่องว่างตามการแสดงแบบดั้งเดิม แต่จะไม่สามารถสนับสนุนประชากรที่ยั่งยืนได้ในระยะยาวหากสัตว์ป่าไม่สามารถเคลื่อนย้ายระหว่างชิ้นส่วนได้ ทำให้การรวมเมตริกการเชื่อมต่อเข้ากับการวิเคราะห์ช่องว่างมีความสำคัญอย่างยิ่ง^{[ 9 ]}

การศึกษาในปี 2019 ที่ตีพิมพ์ในScience of the Total Environment ได้ ทำการวิเคราะห์ช่องว่างอย่างครอบคลุมของฐานข้อมูลอ้างอิงระหว่างประเทศหลักสองแห่ง ได้แก่Barcode of Life Data Systems (BOLD) และNCBI GenBank สำหรับสัตว์น้ำประมาณ 28,000 ชนิดที่อยู่ภายใต้ข้อกำหนดการตรวจสอบตาม Water Framework Directive (WFD) และ Marine Strategy Framework Directive (MSFD) ของสหภาพยุโรป^{[ 10 ]}การศึกษาพบว่าความครอบคลุมของห้องสมุดอ้างอิงแตกต่างกันอย่างมากในกลุ่มอนุกรมวิธานและภูมิภาค กลุ่มที่ได้รับการศึกษาอย่างดีซึ่งเป็นเป้าหมายของโปรแกรมบาร์โค้ดเฉพาะ เช่นปลาแมลงหนอนปลอกและพืชมีท่อลำเลียงมักจะมีข้อมูลครบถ้วน กลุ่มเช่นไดอะตอมหอยและเพรียงทะเล ( แอสซิเดียน ) มีบันทึกน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ผู้เขียนยังพบว่าชนิดพันธุ์ที่ได้รับการตรวจสอบโดยหลายประเทศมีแนวโน้มที่จะมีบาร์โค้ดอ้างอิง ในขณะที่ชนิดพันธุ์ที่ได้รับการตรวจสอบในประเทศเดียวหรือสองประเทศมักจะขาดหายไปจากฐานข้อมูล^{[ 10 ]}ปัญหาอีกประการหนึ่งคือลำดับมากถึง 50% ในกลุ่มอนุกรมวิธานบางกลุ่มมีอยู่เฉพาะในรูปแบบข้อมูลส่วนตัวภายใน BOLD ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้โดยนักวิจัยและหน่วยงานตรวจสอบที่ไม่มีสิทธิ์เข้าถึง ผู้เขียนสรุปว่าความพยายามในการตรวจสอบในอนาคตควรให้ความสำคัญกับการเติมเต็มช่องว่างสำหรับสายพันธุ์ที่มีข้อกำหนดการตรวจสอบตามกฎระเบียบในหลายประเทศ และเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการกำหนดมาตรฐานการแบ่งปันข้อมูลที่เข้มงวดมากขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลการตรวจสอบที่ได้รับทุนจากภาครัฐสามารถเข้าถึงได้โดยสาธารณะ^{[ 10 ]}

กระบวนการวิเคราะห์ช่องว่าง (Gap Analysis) นั้นริเริ่มขึ้นในทศวรรษ 1980 โดยเจ. ไมเคิล สก็อตต์ที่มหาวิทยาลัยไอดาโฮเขาได้พัฒนาวิธีการประเมินนกที่ใกล้สูญพันธุ์ในฮาวายโดยเริ่มจากการทำแผนที่การกระจายตัวของแต่ละชนิด จากนั้นจึงนำข้อมูลของแต่ละชนิดมารวมกันเพื่อสร้างแผนที่ความหลากหลายของชนิดพันธุ์ทั่วทั้งเกาะ ก่อนที่จะมีการพัฒนาวิธีการนี้ ก็ไม่มีวิธีการประเมินระดับการคุ้มครองพื้นที่ที่มีความหลากหลายทางชีวภาพสูงในวงกว้าง ผลการวิเคราะห์นี้ทำให้เกิดการจัดตั้งเขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าแห่งชาติป่าฮาไคอาอู (Hakaiau Forest National Wildlife Refuge) ซึ่งเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีความหลากหลายของชนิดพันธุ์สูงที่สุด ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 สก็อตต์และนักวิจัยคนอื่นๆ ที่หน่วยวิจัยปลาและสัตว์ป่าร่วมมือของมหาวิทยาลัยไอดาโฮ ได้ริเริ่มโครงการวิเคราะห์ช่องว่างไอดาโฮ (Idaho Gap Analysis Project) เป็นโครงการนำร่องแรกภายใต้การดูแลของกรมปลาและสัตว์ป่าแห่งสหรัฐอเมริกา (US Fish and Wildlife Service ) หลังจากพัฒนาวิธีการเป็นเวลาสองปี โครงการนี้ได้เปิดตัวในปี 1989 ในฐานะส่วนหนึ่งของสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (US Geological Survey ) ภายใต้ชื่อโครงการวิเคราะห์ช่องว่าง (Gap Analysis Program หรือ GAP) ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อโครงการวิเคราะห์ช่องว่าง (Gap Analysis Project ) ^{[ 11 ]}

ภารกิจของโครงการวิเคราะห์ช่องว่าง (Gap Analysis Project) คือการประเมินความหลากหลายทางชีวภาพในระดับรัฐ ภูมิภาค และระดับชาติเกี่ยวกับสถานะการอนุรักษ์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังพื้นเมือง สัตว์น้ำ และประเภทการปกคลุมพื้นที่ธรรมชาติ และเพื่ออำนวยความสะดวกในการนำข้อมูลนี้ไปใช้ในกิจกรรมการจัดการที่ดิน เป้าหมายที่ระบุไว้ของ GAP คือ "การรักษาสายพันธุ์ทั่วไปให้คงอยู่" GAP ร่วมมือกับพันธมิตรในการพัฒนาชุดข้อมูลหลักสี่ชุด ได้แก่ แผนที่โดยละเอียดของระบบนิเวศบนบกของสหรัฐอเมริกา แผนที่แสดงการกระจายตัวของถิ่นที่อยู่อาศัยที่คาดการณ์ไว้สำหรับสัตว์มีกระดูกสันหลังบนบกของสหรัฐอเมริกา แบบจำลองการกระจายตัวของสัตว์น้ำ และฐานข้อมูลพื้นที่คุ้มครองของสหรัฐอเมริกา^{[ 12 ]}

กรอบงานความหลากหลายทางชีวภาพระดับโลก คุนหมิง-มอนทรีออลซึ่งได้รับการรับรองโดย 196 ประเทศในการประชุม COP15เมื่อเดือนธันวาคม 2022 ประกอบด้วยเป้าหมายที่ 3 ซึ่งมักเรียกกันว่า “ 30x30 ” ซึ่งเรียกร้องให้มีการปกป้องพื้นที่ดิน น้ำจืด และมหาสมุทรของโลก 30% ภายในปี 2030 ณ ปี 2022 พื้นที่ดินประมาณ 17% และพื้นที่ทะเล 8% อยู่ภายใต้การคุ้มครองอย่างเป็นทางการในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง^{[ 13 ]}การวิเคราะห์ช่องว่างเป็นหัวใจสำคัญในการประเมินว่าความคืบหน้าไปสู่เป้าหมายดังกล่าวมีความหมายหรือไม่ การเพิ่มพื้นที่ดินลงในเครือข่ายพื้นที่คุ้มครองไม่ได้รับประกันว่าพื้นที่ที่มีความสำคัญทางนิเวศวิทยาหรือมีความหลากหลายทางชีวภาพมากที่สุดจะได้รับการคุ้มครอง พื้นที่คุ้มครองมักจะถูกจัดตั้งขึ้นในสถานที่ที่สะดวก ซึ่งมักจะมีกิจกรรมของมนุษย์น้อยอยู่แล้ว ไม่จำเป็นต้องเป็นสถานที่ที่ความหลากหลายทางชีวภาพมีความเสี่ยงมากที่สุด^{[ 2 ]}ข้อกังวลนี้ชี้ให้เห็นถึงสิ่งที่อาจเรียกว่า “ช่องว่างคุณภาพ” ซึ่งก็คือความเป็นไปได้ที่ประเทศหนึ่งจะบรรลุเกณฑ์ 30% ในขณะที่ยังคงปล่อยให้แหล่งที่อยู่อาศัยที่สำคัญที่สุดสำหรับความหลากหลายทางชีวภาพไม่ได้รับการคุ้มครอง เครื่องมือวิเคราะห์ช่องว่าง รวมถึงฐานข้อมูลพื้นที่คุ้มครองของสหรัฐอเมริกา (PAD-US) และระบบการเข้ารหัสสถานะ GAP (ซึ่งจัดอันดับที่ดิน 1-4 จากที่ได้รับการคุ้มครองอย่างเต็มที่ไปจนถึงไม่ได้รับการคุ้มครอง) ได้รับการพัฒนาขึ้นโดยเฉพาะเพื่อช่วยแยกแยะระหว่างพื้นที่คุ้มครองที่มีการบังคับใช้ข้อจำกัดจริง ๆ กับพื้นที่ที่ไม่มีการบังคับใช้ข้อจำกัด^{[ 10 ]}

• โปรแกรมดูข้อมูลช่องว่างทางภูมิศาสตร์ต่างๆ ในอเมริกาเหนือที่รวบรวมโดยUSGS ผ่านทางเว็บเบราว์เซอร์