生態(tài)交錯(cuò)帶理論的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

生態(tài)交錯(cuò)帶理論的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

生態(tài)交錯(cuò)帶是景觀結(jié)構(gòu)的特殊組成部分。它是指在特定的時(shí)間間隔內(nèi)，相對(duì)完整的景觀之間存在的不同質(zhì)的過渡帶。生態(tài)交錯(cuò)帶上的生態(tài)過程與相鄰斑塊內(nèi)部不同,物質(zhì)、能量以及物種流等在生態(tài)交錯(cuò)帶上明顯變化。生態(tài)交錯(cuò)帶理論重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了時(shí)間和空間尺度與相鄰生態(tài)系統(tǒng)的相互作用及其強(qiáng)度,對(duì)景觀格局和動(dòng)態(tài)變化有著重要的影響。同時(shí)由于生態(tài)交錯(cuò)帶上可能具有獨(dú)特的生物多樣性格局,因此對(duì)生物保護(hù)具有重要意義。水陸交錯(cuò)帶是生態(tài)交錯(cuò)帶的一種重要類型,它是由于液相和固相物質(zhì)的相互交換,出現(xiàn)的一個(gè)既不同于水體又不同于陸地的特殊過渡帶。1岸壁生態(tài)系統(tǒng)岸坡是介于水陸生態(tài)系統(tǒng)之間的一種獨(dú)立生態(tài)系統(tǒng),它對(duì)水陸生態(tài)系統(tǒng)間的物流、能流、生物流發(fā)揮著廊道、過濾器和天然屏障等功能。1.1坡面的功能分區(qū)岸坡主要由三個(gè)部分組成,即坡頂、坡面和坡腳。其中,坡頂屬于陸地生態(tài)系統(tǒng),坡腳常年沒在水下,屬于河流生態(tài)系統(tǒng)的一部分,而坡面則是水陸生態(tài)系統(tǒng)的過渡帶,即水陸交錯(cuò)帶,它兼具水陸生態(tài)系統(tǒng)的雙重特征和功能。坡面一般又可劃分為三個(gè)區(qū)域,即死水區(qū)、水位變化區(qū)和無水區(qū)。死水區(qū)是指坡腳到枯水位之間的區(qū)域,這段區(qū)域常年浸泡在水下,因此是水生生物最活躍的一區(qū);水位變化區(qū)是指枯水位與設(shè)計(jì)高水位之間的區(qū)域,該區(qū)域受豐水期與枯水期的交替作用,是水位變化最大的區(qū)域,也是受風(fēng)浪淘蝕最嚴(yán)重的區(qū)域,本區(qū)是兩棲類動(dòng)物、昆蟲類和鳥類活動(dòng)最頻繁的區(qū)域;無水區(qū)是指洪水位到坡頂之間的區(qū)域,該區(qū)域是陸生生物的主要活動(dòng)區(qū)。加強(qiáng)坡面生態(tài)系統(tǒng)的研究,對(duì)于治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加動(dòng)植物種類、提高生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、調(diào)節(jié)微氣候和美化環(huán)境等方面都有重大意義。1.2主要特點(diǎn)岸坡生態(tài)系統(tǒng)作為陸地和水域兩大景觀要素的空間鄰接邊界,具有水陸交錯(cuò)帶的一些獨(dú)特特征:1.2.1環(huán)境條件敏感岸坡屬于水陸生態(tài)系統(tǒng)的過渡區(qū)域,其組成、空間結(jié)構(gòu)、時(shí)空分布范圍對(duì)外界環(huán)境條件變化十分敏感。所以,水陸交錯(cuò)帶也可被認(rèn)為是水陸生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)應(yīng)力帶。1.2.2水陸交錯(cuò)帶的環(huán)境異質(zhì)性在一定空間尺度上,水陸交錯(cuò)帶具有相鄰景觀的部分特點(diǎn),同時(shí)在生物與非生物力作用下,水陸交錯(cuò)帶的環(huán)境條件趨于多樣性和復(fù)雜化,明顯不同于兩個(gè)相鄰群落的環(huán)境條件,因此異質(zhì)性高。1.2.3激烈競爭的動(dòng)態(tài)平衡在水陸交錯(cuò)帶內(nèi),水陸兩大系統(tǒng)成分處在激烈競爭的動(dòng)態(tài)平衡之中,因此在受到干擾后,很容易發(fā)生變化。這種動(dòng)態(tài)變化的主要表現(xiàn)形式有漸變和突變兩種。1.2.4大陸水域或單純水域水陸交錯(cuò)帶是兩種生境交匯的地方,由于異質(zhì)性高,使得生物群落多樣性的水平高,適于多種生物生長,優(yōu)于陸地或單純水域。不但含有兩個(gè)相鄰群落中偏愛邊緣生境的物種,而且其特殊化的生境導(dǎo)致出現(xiàn)某些特有種或邊緣種(edgeapecies),物種數(shù)目一般比相鄰斑塊內(nèi)部豐富,生產(chǎn)力高。在水陸聯(lián)結(jié)處的岸坡,聚集著水禽、魚類、兩棲動(dòng)物和鳥類等大量動(dòng)物。而植物就有沉水植物、挺水植物和陸生植物,并以層狀結(jié)構(gòu)分布。2生態(tài)護(hù)岸的內(nèi)涵生態(tài)護(hù)岸是結(jié)合治水(水利)工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù)而興起的一種新型護(hù)岸技術(shù),是結(jié)合現(xiàn)代水利工程學(xué)、生物科學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、景觀學(xué)、美學(xué)等學(xué)科為一體的水利工程。它打破了傳統(tǒng)護(hù)岸水泥三面襯砌、整齊劃一的格局。同時(shí)它也不再僅僅強(qiáng)調(diào)護(hù)岸的抗沖刷力、抗風(fēng)浪淘蝕強(qiáng)度等,而是強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性、景觀性、生態(tài)性、自然性和親水性的完美結(jié)合。生態(tài)護(hù)岸所使用的已不是傳統(tǒng)的一種材料,而是結(jié)合各種材料的優(yōu)點(diǎn),復(fù)合而成的復(fù)合型生態(tài)護(hù)岸。因此,可描述為“通過使用植物、或植物與土木工程和非生命植物材料的結(jié)合,減輕坡面及坡腳的不穩(wěn)定性和侵蝕,同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種生物的共生與繁殖”。2.1護(hù)岸的種類傳統(tǒng)護(hù)岸是人們長期與自然界洪澇災(zāi)害做斗爭的產(chǎn)物。它主要考慮水體的行洪、排澇、蓄水、航運(yùn)等基本功能,因此護(hù)岸型式都比較簡單且坡面比較光滑、堅(jiān)硬,常見的主要有漿砌石或干砌石護(hù)岸、現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土塊體護(hù)岸及土工模塊混凝土護(hù)岸等形式。傳統(tǒng)護(hù)岸人工痕跡太明顯,生物幾乎無法在其上生存、繁衍,這與當(dāng)前人類“回歸自然、返璞歸真”的觀念相違背,同時(shí)也給生態(tài)環(huán)境帶來了許多不利的影響,因此,人們的注意力已開始集中在護(hù)岸型式的研究上。2.2生物多樣性保護(hù)岸坡連接度是岸坡生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生態(tài)過程與生態(tài)功能的測定指標(biāo),對(duì)生物群體來說,這能定量描述不同生物群體單元或生物棲息地之間在生態(tài)過程上的聯(lián)系。通過研究岸坡的連接度,分析水陸生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用與聯(lián)系,進(jìn)而可通過增減岸坡的寬度或改進(jìn)質(zhì)量來保護(hù)岸坡生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。因此,對(duì)岸坡連接度的研究可為構(gòu)建生態(tài)護(hù)岸提供基礎(chǔ)性資料。2.3傳統(tǒng)材料與天然材料在岸坡保護(hù)上的不足隨著人類生態(tài)意識(shí)的不斷提高,越來越多的天然材料被運(yùn)用到岸坡保護(hù)上,傳統(tǒng)的鋼筋混凝土護(hù)岸已逐漸讓出護(hù)岸材料老大的位置。但天然材料在岸坡保護(hù)上也有一些不足,即抗沖刷、淘蝕能力較傳統(tǒng)的混凝土材料要差,有的使用壽命較短,甚至有的只能作為岸坡的暫時(shí)性保護(hù)材料。因此,如何將天然材料的生態(tài)性、景觀性與鋼筋混凝土材料的高強(qiáng)度結(jié)合起來,發(fā)展生態(tài)環(huán)境友好型護(hù)岸材料,以達(dá)到既保護(hù)生態(tài)環(huán)境,又保衛(wèi)人類生命財(cái)產(chǎn)安全,已成為生態(tài)護(hù)岸構(gòu)建研究的重點(diǎn)內(nèi)容。3水陸交錯(cuò)帶的生物生境人們對(duì)水陸交錯(cuò)帶理論的關(guān)注,主要是由于其受力方式和強(qiáng)度以及頻繁的侵蝕和堆積等,使得這一過渡帶呈現(xiàn)不穩(wěn)定的特征;而且往往也是物種的富集區(qū),植物種類豐富,凈初級(jí)生產(chǎn)力高。水陸交錯(cuò)帶周期性的淹沒過程為魚類棲息提供了豐富的生境,魚類種群豐富多樣,支持了漁業(yè)發(fā)展。水鳥是水陸交錯(cuò)帶的一個(gè)象征,許多鳥的生活周期與洪水泛濫密切相關(guān),很多水禽的繁殖與洪水泛濫同期。幼鳥撫養(yǎng)經(jīng)常是在洪水退卻,小魚豐富的時(shí)候。另一方面,河岸生境在干旱季節(jié)給許多水鳥提供了庇護(hù)區(qū)和繁殖地。水陸交錯(cuò)帶還可作為鳥類遷移途中的歇腳地。因此,水陸交錯(cuò)帶的結(jié)構(gòu)、功能、變化特征的研究,對(duì)于構(gòu)建生態(tài)型護(hù)岸、保證岸坡的穩(wěn)定性和生物的多樣性都有著重要作用。3.1應(yīng)遵循景觀生態(tài)學(xué)的原則，建立生態(tài)保護(hù)空間3.1.1生物種群的選用不同地區(qū)具有不同地質(zhì)構(gòu)造、不同的環(huán)境條件和不同的生物種群,因此在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考察當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件和生物種群,因地制宜,選用當(dāng)?shù)夭牧蟻順?gòu)建生態(tài)護(hù)岸;植物的配置也應(yīng)以鄉(xiāng)土植物為主,合理布局,以保證高的異質(zhì)性。3.1.2生物生態(tài)交錯(cuò)帶的結(jié)構(gòu)生態(tài)護(hù)岸與傳統(tǒng)護(hù)岸最大的區(qū)別就在于生態(tài)護(hù)岸將生態(tài)交錯(cuò)帶理論納入護(hù)岸設(shè)計(jì)當(dāng)中:(1)以生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ),將生物種群作為設(shè)計(jì)的核心,考慮護(hù)岸連接度和寬度對(duì)生物的生存與繁衍的制約。連接度是測量廊道連續(xù)性的一個(gè)指標(biāo),具有高連接度的岸坡更有利于其功能的發(fā)揮,包括物質(zhì)的輸送和動(dòng)植物群落的遷移;對(duì)于岸坡,寬度是指橫跨岸坡和沿岸植被帶的距離。生態(tài)交錯(cuò)帶理論認(rèn)為:寬而濃密的植物帶能更好地減少來自相鄰景觀的各種干擾。(2)生態(tài)護(hù)岸的構(gòu)建也要注意保存與增加生物的多樣性和食物鏈網(wǎng)的復(fù)雜性,積極為水生生物、兩棲動(dòng)物創(chuàng)造棲息、繁衍環(huán)境。這既有利于保護(hù)水生態(tài)環(huán)境,又有利于提高河流的自凈能力。3.1.3護(hù)岸的景觀要求水環(huán)境景觀是城市、鄉(xiāng)村景觀的重要組成部分。沿河的視角對(duì)人們精神狀態(tài)有重要影響。因此,對(duì)護(hù)岸的景觀要求不容忽視。在設(shè)計(jì)生態(tài)護(hù)岸時(shí),要以自然、生活、空間、歷史和文化為線索,對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境與人文景觀進(jìn)行徹底的了解與認(rèn)識(shí),以便將生態(tài)護(hù)岸與當(dāng)?shù)氐木坝^文化融為一體。3.1.4坡面出現(xiàn)的不穩(wěn)定因素生態(tài)護(hù)岸不僅要保護(hù)生物多樣性,還要保證堤岸的穩(wěn)定性,以保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。岸坡的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)需要對(duì)水力參數(shù)和土工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估,找出引起不穩(wěn)定的主要因素,然后根據(jù)實(shí)際情況選用護(hù)岸形式,以保證岸坡的穩(wěn)定性和安全性。通常存在以下幾種不穩(wěn)定因素:(1)由于坡面逐漸被沖刷而引起的;(2)由于坡面表土層滑動(dòng)引起的;(3)由于坡面深層滑動(dòng)引起的,即整體的不穩(wěn)定性;(4)由于坡腳受到風(fēng)浪淘蝕引起的;(5)由于坡腳底部坍塌引起的。3.2水陸交錯(cuò)帶的生態(tài)結(jié)構(gòu)以再生多種生物為目的的新型生態(tài)護(hù)岸應(yīng)從整個(gè)水陸交錯(cuò)帶的生態(tài)結(jié)構(gòu)入手,充分應(yīng)用生態(tài)工程學(xué)的基本原理,力求修復(fù)退化了的水域生態(tài)系統(tǒng),從而使岸坡生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能得以發(fā)揮。3.2.1友好型護(hù)岸材料護(hù)岸材料的選擇應(yīng)盡量選用將天然材料的生態(tài)性、景觀性與鋼筋混凝土材料的高強(qiáng)度結(jié)合起來的生態(tài)環(huán)境友好型護(hù)岸材料,如日本的植被型生態(tài)混凝土、韓國的生態(tài)植草磚系列及我國的水泥生態(tài)種植基,它們通過在傳統(tǒng)混凝土材料中加入一些新的組分,使其具有適宜的酸堿度和孔隙率,從而達(dá)到既保護(hù)生態(tài)環(huán)境,又保衛(wèi)人類生命財(cái)產(chǎn)安全的目的。3.2.2水生植物的選擇生態(tài)護(hù)岸植物的選擇可根據(jù)坡面的三個(gè)區(qū)域(即死水區(qū)、水位變化區(qū)和無水區(qū))的不同特征進(jìn)行選擇。死水區(qū)由于常年浸泡在水下,因此可選擇一些耐水性的、對(duì)水質(zhì)有一定凈化作用的水生植物,如蘆葦、水蔥、野茭白等(見表1)。水位變化區(qū)受豐水期與枯水期的交替作用,是水位變化最大的區(qū)域,也是受風(fēng)浪淘蝕最嚴(yán)重的區(qū)域,因此宜選擇深根類且耐淹的灌木或半灌木植物,如灌木柳、沙棘等。無水區(qū)是指洪水位到坡頂之間的區(qū)域,該區(qū)域植被的主要作用是減少降雨對(duì)坡面的沖刷、防止水土流失及美化環(huán)境等,因此可與景觀規(guī)劃結(jié)合起來,選擇一些觀賞性強(qiáng),同時(shí)又耐旱、耐堿性的植物,如百喜草、狗牙根、苜蓿等[10~12](見表2)。具體應(yīng)用時(shí)還應(yīng)充分考察當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土植物,因地制宜。4水陸護(hù)岸的構(gòu)景觀生態(tài)學(xué)中