2.多樣性保護(hù)的空間戰(zhàn)略
生物多樣性的喪失主要有以下六方面的原因:(i)棲息地的消失； (ii)棲息地(景觀(guān))的破碎化；(iii)外來(lái)種的入侵和疾病的擴(kuò)散；(iv)過(guò)度開(kāi)發(fā)利用；(v)水、空氣和土壤的污染；和(vi)氣候的改變其中,棲息地的消失和破碎是生物多樣性消失的最主要原因之一。在中國(guó)尤其如此(BCCA,1992)。棲息地的消失直接導(dǎo)致物種的迅速消亡,而棲息地的破碎化則導(dǎo)致棲息地內(nèi)部環(huán)境條件的改變,使物種缺乏足夠大的棲息和運(yùn)動(dòng)空間,并有利于外來(lái)物種的侵入。適應(yīng)于在大的整體景觀(guān)中生存的物種一般擴(kuò)散能力都很弱,所以最易受到破碎化的影響。
盡管生物保護(hù)的景觀(guān)規(guī)劃途徑有所不同,一些空間戰(zhàn)略都被普遍認(rèn)為是有效的。這些戰(zhàn)略對(duì)克服上述人為擾有積極作用。包括:
(i)建立保護(hù)的棲息地核心區(qū)；
(ii)建立緩沖區(qū)以減少外圍人為活動(dòng)對(duì)核心區(qū)的干擾；
(iii)在棲息地之間建立廊道；
(iv)增加景觀(guān)的異質(zhì)性；
(v)在關(guān)鍵性的部位引入或恢復(fù)鄉(xiāng)土景觀(guān)斑塊。
保護(hù)核這是自然保護(hù)中最傳統(tǒng)的戰(zhàn)略,其基本思想是將保護(hù)對(duì)象(殘遺斑塊或?yàn)l危物種棲息地)盡量完整地保護(hù)起來(lái),并將人類(lèi)活動(dòng)排斥在核心區(qū)周?chē)木彌_區(qū)以外。
島嶼生物地理學(xué)強(qiáng)調(diào)自然保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)中的面積和臨近關(guān)系。這一理論最早由Preston(1962)和MacArthur及Wilson(1963,1967)等首先提出并發(fā)展。這一理論假設(shè)一個(gè)島上的物種數(shù)目最終將趨于一種動(dòng)態(tài)平衡。導(dǎo)致平衡的兩種過(guò)程是物種的遷入和滅絕。達(dá)到平衡狀態(tài)的物種數(shù)主要取決于島嶼的大小和島嶼離種源的距離,即面積效應(yīng)(Area Effect)和距離效應(yīng)(Distance Effect)。也就是說(shuō),一個(gè)小的保護(hù)區(qū)不但最終將只能允許少數(shù)物種的生存,并在一開(kāi)始就使物種迅速消亡。而遠(yuǎn)離種源的保護(hù)地,則很難使物種有再遷入來(lái)取代消亡的個(gè)體。這一假設(shè)或多或少在海洋島嶼和孤立的陸地殘遺斑塊的觀(guān)察中得到證實(shí)(見(jiàn)Frankel and Soule,1981； Harris1984；Forman and Godron 1986； Forman 1995)。但是,陸地景觀(guān)斑塊與海洋島嶼的狀況有很大差異(Forman 1979； Harris 1984),目前還沒(méi)有一個(gè)有效的途徑來(lái)衡量陸地景觀(guān)斑塊隔離狀況。有學(xué)者提出用景觀(guān)阻力(Landscape Resistance)來(lái)衡量棲息地斑塊間的隔離程度(Forman and Godronz1986；Formam 1995)。影響景觀(guān)阻力的因素包括景觀(guān)的基相質(zhì)地和邊界頻率等。Kanaapen等(1992)提出用最小累積阻力來(lái)衡量隔離程度。
島嶼生物地理學(xué)的越大越好和越近越好的基本原則在今天仍被廣為接受,但也有不同的看法(如Simberloff and Abele 1976),認(rèn)為幾個(gè)小的保護(hù)區(qū)可能比一個(gè)大型保護(hù)區(qū)有更多的優(yōu)越性。一些反映面積和物種及種群關(guān)系的門(mén)檻為規(guī)劃提供了有用的指導(dǎo)。其中之一是種群健康所需要的最小面積(ViableMinimum Area)。對(duì)此,有兩條法則,即近期法則和長(zhǎng)期法則。近期法則主張最小的有效種群數(shù)是50；長(zhǎng)期法則主張最小種群數(shù)為200-500,這樣才能保證生物保護(hù)的長(zhǎng)期安全。根據(jù)這兩個(gè)門(mén)檻,可以相應(yīng)地確定最小面積(Frankel and Soule 1981；Harris 1984)。根據(jù)島嶼生物地理學(xué),物種與面積之間存在著以下的關(guān)系(MacArthur and Wilson 1967)
其中S和A分別是物種數(shù)和面積(公頃), C和z是特定物種及環(huán)境條件下的參數(shù)。盡管C和Z因具體情況變化很大(見(jiàn)Wilcox 1980),這一公式指出,當(dāng)棲息地斑塊很小時(shí)保護(hù)面積的微小增加會(huì)導(dǎo)致物種的大幅度增加,而當(dāng)棲息地斑塊很大時(shí),其面積的進(jìn)一步擴(kuò)大只能增加少量的物種。根據(jù)這一特點(diǎn),一般認(rèn)為保護(hù)區(qū)的面積每減少十倍,物種數(shù)將損失30%.
另一種門(mén)檻變量是破碎度。根據(jù)采伐的模擬表明,景觀(guān)中至少有50-70%的原有森林生境才能保護(hù)物種及生態(tài)過(guò)程的健康和維持正常秩序(Franklin and Forman 1987)
緩沖區(qū)緩沖區(qū)(Buffer Zones)或過(guò)渡帶(Transition Zones)的功能是保護(hù)核心區(qū)的生態(tài)過(guò)程和自然演替,減少外界景觀(guān)人為干擾帶來(lái)的沖擊。通常的方法是在保護(hù)核心區(qū)周?chē)鷦澮惠o助性的保護(hù)和管理范圍。但試圖在保護(hù)核周?chē)⒕彌_區(qū)的設(shè)想往往會(huì)落空,原因是緩沖區(qū)土地的所有權(quán)法律上不屬于保護(hù)區(qū)管理部門(mén)(見(jiàn)McNee1y 1992)。在有的情況下保護(hù)區(qū)內(nèi)部也設(shè)緩沖區(qū)。但是,國(guó)際上關(guān)于如何劃分緩沖區(qū)的技術(shù)問(wèn)題一直沒(méi)有解決。也就是說(shuō)緩沖區(qū)應(yīng)該劃到什么地方,如何劃才最有利于保護(hù)同時(shí)不給當(dāng)?shù)鼐用駧?lái)過(guò)分的經(jīng)濟(jì)損失。顯然,以保護(hù)核心為中心同心圓式地劃分緩沖區(qū)的做法是不科學(xué)的。一個(gè)新的劃分緩沖區(qū)的途徑是利用阻力面的等阻線(xiàn)來(lái)確定其邊界和形狀(Yu,1995a-b,1996a)。阻力面類(lèi)似與地形表面,其中有緩坡和陡坡,呈現(xiàn)一些門(mén)檻特征。據(jù)此來(lái)劃分緩沖區(qū)不但可以有效地利用土地,而且,可以判別緩沖區(qū)合理的形狀和格局,減少緩沖區(qū)劃分的盲目性。
建立廊道(Corridor)
對(duì)抗景觀(guān)破碎化的一個(gè)重要空間戰(zhàn)略是在相對(duì)孤立的棲息地斑塊之間建立聯(lián)系。其中最主要的是建立廊道。生態(tài)學(xué)家們普遍認(rèn)為,通過(guò)廊道將孤立的棲息地斑塊與大型的種源棲息地相聯(lián)接有利于物種的持續(xù),和增加生物多樣性(見(jiàn)Forman and Godron 1986；Harris and Scheck 1991；Saunders and Hobbe 1991；Forman 1995)。這一觀(guān)點(diǎn)最近在景觀(guān)規(guī)劃和設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)得到認(rèn)真的對(duì)待(Smith and Hellmund 1993)。
理論上講,相似的棲息地斑塊之間通過(guò)廊道可以增加基因的交換和物種流動(dòng),給缺乏空間擴(kuò)散能力的物種提供一個(gè)連續(xù)的棲息地網(wǎng)絡(luò),增加物種重新遷入的機(jī)會(huì)和提供鄉(xiāng)土物種生存的機(jī)會(huì)。許多實(shí)地觀(guān)察也證實(shí)了廊道的這種功能(詳見(jiàn)Harris and Scheck 1991；Forman 1995)。
廊道的聯(lián)系和輻射功能使他們成為促進(jìn)未來(lái)生物多樣性進(jìn)化的重要景觀(guān)結(jié)構(gòu)(Erwin 1991)。根據(jù)這一功能,廊道的設(shè)計(jì)應(yīng)與生物進(jìn)化的軌跡相適應(yīng),聯(lián)接重要的物種源以保護(hù)不斷的物種交流和輻射。
但是,廊道的意義也不能過(guò)分地強(qiáng)調(diào)。他們有時(shí)并不能起到聯(lián)系鄉(xiāng)土棲息地的作用。相反,他們有可能對(duì)鄉(xiāng)土物種帶來(lái)危害。在大尺度空間上的一個(gè)例子是南北美大陸聯(lián)接的形成在過(guò)去幾百萬(wàn)年內(nèi)導(dǎo)致生物多樣性的災(zāi)難性的損失(May 1978；Gould 1993, p347)。在小尺度上的觀(guān)察也證明廊道對(duì)鄉(xiāng)土物種的危害性(見(jiàn)Harris and Sheck 1991)。對(duì)某些生態(tài)過(guò)程有促進(jìn)作用的廊道,恰恰對(duì)某些物種的運(yùn)動(dòng)有阻礙作用。聯(lián)結(jié)孤立棲息地之間的廊道往往會(huì)引導(dǎo)天敵的進(jìn)入,或外來(lái)物種的侵入而危協(xié)到鄉(xiāng)土物種的生存。美國(guó)佛羅里達(dá)州的開(kāi)發(fā)就有許多這樣的問(wèn)題。外來(lái)物種沿著交通廊道侵入景觀(guān)深處,危協(xié)鄉(xiāng)土物種的生存(見(jiàn)Harris and Scheck 1991)。
由于廊道功能的這些矛盾,要求景觀(guān)設(shè)計(jì)師謹(jǐn)慎考慮如何使廊道有利于鄉(xiāng)土生物多樣性的保護(hù)。特別應(yīng)注重以下幾個(gè)方面的考慮(Harris and sheck 1991):(i)多于一條廊道:多一條廊道就相當(dāng)于為物種的空間運(yùn)動(dòng)多增加一個(gè)可選擇的途徑,為其安全增加一份保險(xiǎn)。
(ii)鄉(xiāng)土特性:構(gòu)成廊道的植被本身應(yīng)是鄉(xiāng)土植物。
(iii)越寬越好:廊道必須與種源棲息地相聯(lián)接,必須有足夠的寬度。否則,廊道不但起不到空間聯(lián)系的效用,而且,可能引導(dǎo)外來(lái)物種的入侵。至于多寬的廊道較為合適,目前尚無(wú)定論,但越寬越好是一條基本原則。
至于針對(duì)某一種動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的廊道,當(dāng)?shù)氐纳锖蜕鷳B(tài)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)往往能提供最可靠的參考(Binford等1993)
(iv)自然的本底: 廊道應(yīng)是自然的或是對(duì)原有自然廊道的恢復(fù)。任何人為設(shè)計(jì)的廊道都必須與自然的景觀(guān)格局,如水系格局相適應(yīng)。其它聯(lián)接破碎斑塊的方式包括建立動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的“跳板”(Stepping Stones),改造棲息地斑塊之間的質(zhì)地和減少景觀(guān)中的硬性邊界頻度等以減少動(dòng)物穿越景觀(guān)的阻力。
增加景觀(guān)的異質(zhì)性(Heterogeneity)
實(shí)驗(yàn)觀(guān)察和模擬研究都顯示,景觀(guān)異質(zhì)性或時(shí)空的嵌斑特性(Patchenes)有利于物種的生存和連續(xù)及整體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定(Turner 1987； Pickett and Thompson 1978；Ko and Pickett 1991； Renshaw 1991； Kozakienicz 1995； Forman 1995)。許多物種需要兩種或多種棲息地環(huán)境。景觀(guān)的空間格局與時(shí)間更替一樣可能會(huì)顯得雜亂無(wú)章。但這種動(dòng)態(tài)和交替抹去了景觀(guān)中的劇烈性的變化,使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。所以,保護(hù)和有意識(shí)地增加景觀(guān)的異質(zhì)性有時(shí)是必要的。(Frankel and Soule 1981； Hayes等1987)。增加異質(zhì)性的人為措施包括控制性的火燒或水淹、采伐等。
恢復(fù)棲息地另一種代價(jià)很高的生物保護(hù)戰(zhàn)略是棲息地的恢復(fù),在關(guān)鍵性的部位引進(jìn)鄉(xiāng)土棲息地斑塊,作為孤立棲息地之間的“跳板”,或增加一個(gè)適宜于保護(hù)對(duì)象的棲息地。這樣可以大大增強(qiáng)生物多樣性保護(hù)的效果,同時(shí)也可提高景觀(guān)的美學(xué)價(jià)值(Hayes等1987；Morris1987)。考試大-全國(guó)最大教育類(lèi)網(wǎng)站(。com)
上述多種生物多樣性的保護(hù)戰(zhàn)略都在不同程度上有積極作用。關(guān)鍵的問(wèn)題是在什么地方和怎樣來(lái)構(gòu)建上述空間結(jié)構(gòu)和戰(zhàn)略。也就是說(shuō)在什么地方劃分緩沖區(qū)?在什么地方建廊道來(lái)聯(lián)接棲息地斑塊?在什么地方引入新的斑塊來(lái)有效地影響生態(tài)過(guò)程? 這些問(wèn)題還遠(yuǎn)未得到解決。
3.生物保護(hù)的景觀(guān)規(guī)劃途徑討論
普遍的缺陷和應(yīng)改進(jìn)的方面上述關(guān)于生物保護(hù)的景觀(guān)規(guī)劃途徑和空間戰(zhàn)略總起來(lái)有以下兩個(gè)方面的不足:(i)被動(dòng)的途徑除少數(shù)例外,目前生物保護(hù)多采用被動(dòng)方式。生物多樣性或鄉(xiāng)土棲息地被作為被動(dòng)的保護(hù)對(duì)象,被圈在一定的地區(qū)或限制在一定的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)運(yùn)動(dòng)。如果把生物對(duì)景觀(guān)的利用作為一個(gè)能動(dòng)的生態(tài)過(guò)程,一種對(duì)景觀(guān)的競(jìng)爭(zhēng)性的控制過(guò)程,情景可能會(huì)很不一樣。在這種假設(shè)下,通過(guò)識(shí)別關(guān)鍵性的景觀(guān)局部和空間聯(lián)系,而利用物種自身的對(duì)空間的探索和侵占能力來(lái)保護(hù)生物多樣性。這也正是景觀(guān)生態(tài)安全格局(Ecological Security Patterns)概念的基本出發(fā)點(diǎn)之一(Yu 1995a-c,1996a-b)。
(ii)局限于對(duì)“實(shí)體”景觀(guān)的保護(hù)由于上述關(guān)于把物種作為被動(dòng)對(duì)象保護(hù)在特定地域和現(xiàn)存景觀(guān)元素中的局限性,生物保護(hù)中的景觀(guān)生態(tài)研究和規(guī)劃往往注重現(xiàn)有景觀(guān)元素及格局與生物運(yùn)動(dòng)過(guò)程的關(guān)系 (Laver and Haine-Young 1993)或偏于記載和再現(xiàn)現(xiàn)存的景觀(guān)實(shí)體元素而對(duì)景觀(guān)的另一半,即作為景觀(guān)實(shí)體元素背景的部分研究很少。 而恰恰是這部分“虛體”景觀(guān),如作為景觀(guān)中森林斑塊背景的農(nóng)用基質(zhì),對(duì)物種的空間運(yùn)動(dòng)起作很重要的作用。那么,在這種景觀(guān)基質(zhì)、或背景中是否存在著某種隱藏的或是潛在的結(jié)構(gòu),影響、甚致控制著景觀(guān)生態(tài)過(guò)程呢?
由于上述兩個(gè)局限性,生物保護(hù)的上述空間戰(zhàn)略的有效性也就值得懷疑了。如傳統(tǒng)的緩沖區(qū)的劃分方法,和根據(jù)現(xiàn)存的自然結(jié)構(gòu)來(lái)建立廊道并相信物種能利用其進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)等都值得進(jìn)一步討論。
所以,下列三個(gè)問(wèn)題依然存在:
(a)如果要選擇某一棲息地進(jìn)行保護(hù)應(yīng)如何選擇,包括什么和在什么位置。
(b)如果兩個(gè)或多個(gè)孤立的棲息之間需要構(gòu)筑廊道,什么地方設(shè)廊道才具有高效性。
(c)如果恢復(fù)一個(gè)退化的景觀(guān),應(yīng)在什么地方著手,才可以使恢復(fù)過(guò)程更有效,包括有效地使鄉(xiāng)土物種得以維持和繁衍,和有效地阻止外來(lái)物種的侵入。
對(duì)這些問(wèn)題的回答不但需要考察現(xiàn)存景觀(guān)元素及其空間格局,同時(shí)還應(yīng)研究潛在的景觀(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。景觀(guān)生態(tài)安全格局理論在這方面作了初步的探討(Yu 1995a-c, 1996a-b)
一些具有啟發(fā)意義的概念針對(duì)上述普遍采用的景觀(guān)規(guī)劃和空間戰(zhàn)略的局限性,有學(xué)者提出了一些新的概念和模式。盡管這些新概念仍很大程度上還停留在理論階段。但對(duì)未來(lái)生物保護(hù)的景觀(guān)規(guī)劃發(fā)有重要的啟發(fā)意義。
(i)景觀(guān)的空間構(gòu)型概念(Spatial Configuration)
這一概念強(qiáng)調(diào)景觀(guān)的構(gòu)型,即景觀(guān)元素的毗鄰關(guān)系。景觀(guān)的空間構(gòu)型可能比籠統(tǒng)意義上的景觀(guān)異質(zhì)性或景觀(guān)的嵌合體特性更具有意義(Forman 1990, 1995)但關(guān)于這一設(shè)想尚沒(méi)有進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)觀(guān)察的支持。
同樣的設(shè)想也包含在森林的群島模式之中,這一模式主要討論破碎化的殘遺森林景觀(guān)的空間分布(Harrs 1984)。該模式強(qiáng)調(diào)斑塊在聯(lián)系整體群島系統(tǒng)中的作用應(yīng)作為斑塊被選作為保護(hù)對(duì)象的首要因素。單一斑塊選擇作為保護(hù)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)包括:①空間位置,②總的物種豐富性,③對(duì)特有區(qū)系成分生存和延續(xù)的意義,④發(fā)生遺傳變異的可能性。而“選擇棲息地島嶼保護(hù)地的壓倒一切的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)是其在整體景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)中的作?quot；(Harris 1984, p158)。
(ii)進(jìn)化動(dòng)態(tài)世系概念(Evolutionary Dynamic Lineage)
這一概念認(rèn)為,目前生物保護(hù)的戰(zhàn)略基本上是保護(hù)那些正走向滅絕的稀有物種,而這并不是我們所需的。 應(yīng)該保護(hù)的是進(jìn)化的過(guò)程(Erwin 1991)。 那些對(duì)當(dāng)代進(jìn)化過(guò)程有重要意義的關(guān)鍵地區(qū)應(yīng)作為我們的保護(hù)和管理重點(diǎn)。
(3)景觀(guān)阻力的概念(Landscape Reristance)
用景觀(guān)阻力來(lái)衡量景觀(guān)中棲息地島嶼的隔離狀態(tài)在景觀(guān)生態(tài)規(guī)劃中具有重要意義(Forman 1995)。 景觀(guān)阻力根據(jù)景觀(guān)介面特征和距離來(lái)衡量物種穿越景觀(guān)時(shí)遇到的阻力。其中一個(gè)最具有吸引力的阻力計(jì)算模型是最小累積阻力模型(Minimum Cumulative Resistance 即MCR)(Knaapen等1992；Yu 1995a-b,1996a)。根據(jù)MCR可以得到一個(gè)阻力表面。根據(jù)阻力表面的上的某些空間屬性,包括點(diǎn)線(xiàn)面特征可以判別對(duì)控制生態(tài)流和運(yùn)動(dòng)有關(guān)鍵意義的潛在的戰(zhàn)略性局部、位置和空間聯(lián)系,即景觀(guān)生態(tài)安全格局,它們對(duì)保護(hù)生物多樣性和維護(hù)生態(tài)過(guò)程的健康與安全具有重要意義。基于景觀(guān)生態(tài)安全格局進(jìn)行景觀(guān)生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)可以使生物保護(hù)和景觀(guān)改變具有高效性(Yu 1995a-c,1996a-b)。
總之,景觀(guān)生態(tài)學(xué),保護(hù)生物學(xué)和島嶼生物地理學(xué)的研究成果為生物保護(hù)提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)積累和理論指導(dǎo),而景觀(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)在生態(tài)學(xué)的理論和經(jīng)驗(yàn)與生物多樣性保護(hù)實(shí)踐之間構(gòu)筑了一道橋梁,其專(zhuān)業(yè)前景是廣闊而富于挑戰(zhàn)性的。