景觀生態(tài)學(xué)在生物多樣性保護(hù)中的應(yīng)用

景觀生態(tài)學(xué)在生物多樣性保護(hù)中的應(yīng)用

生物多樣性是指以生命為基礎(chǔ)的生態(tài)綜合體的多樣性，包括遺傳多樣性、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。相應(yīng)的生物多樣性保護(hù)也在環(huán)環(huán)相扣的多個(gè)生物空間等級(jí)層次上進(jìn)行,即景觀和生態(tài)系統(tǒng)總和體層次、群落層次、物種層次、基因?qū)哟巍鹘y(tǒng)的保護(hù)生物學(xué)重視保護(hù)物種問(wèn)題,即保護(hù)個(gè)別物種,特別是瀕危物種,在保護(hù)方法方面主要強(qiáng)調(diào)保護(hù)物種或類(lèi)群的結(jié)構(gòu)和數(shù)量,但往往忽視了物種生存所要求的生態(tài)學(xué)過(guò)程,而現(xiàn)在所建設(shè)的自然保護(hù)區(qū),無(wú)論大小也總是處于強(qiáng)烈影響物種長(zhǎng)期生存的景觀鑲嵌體中。正是基于這些認(rèn)識(shí),生物多樣性保護(hù)的重點(diǎn)應(yīng)從保護(hù)物種轉(zhuǎn)移到同時(shí)考慮保護(hù)較高組織層次的生態(tài)系統(tǒng)或景觀。1土地利用和景觀生態(tài)學(xué)的關(guān)系景觀生態(tài)學(xué)是現(xiàn)代地理學(xué)和生態(tài)學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物,其核心理論主要包括生態(tài)整體性和空間異質(zhì)性兩方面。景觀生態(tài)學(xué)所研究的景觀是一個(gè)由不同土地單元鑲嵌組成,且有明顯視覺(jué)特征的地理實(shí)體,它處于生態(tài)系統(tǒng)之上,大地理區(qū)域之下的中間尺度,兼具生態(tài)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美學(xué)價(jià)值。生物多樣性是生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過(guò)程的總和,是生命系統(tǒng)的基本特征。無(wú)論從景觀生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象,還是從生物多樣性研究的需要來(lái)看,景觀生態(tài)學(xué)都與關(guān)系到人類(lèi)生存與發(fā)展的生物多樣性保護(hù)問(wèn)題都具有密切的聯(lián)系。從景觀生態(tài)學(xué)研究對(duì)象的角度來(lái)看,通俗的講,景觀生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象就是土地,它十分重視土地利用狀況與物質(zhì)流和能量流的關(guān)系,重視結(jié)構(gòu)與過(guò)程間的相互關(guān)系,這與生物多樣性保護(hù)、維持和發(fā)展密切相關(guān)。土地利用把異質(zhì)的自然景觀在不同尺度上改變成為同質(zhì)的人工景觀,強(qiáng)烈改變了景觀的能量流、物質(zhì)流和物種流,破壞了原有的、自然的生態(tài)關(guān)系,使景觀的結(jié)構(gòu)單一化,同時(shí)也造成景觀功能趨于單一化,最終導(dǎo)致生物多樣性的大量喪失。景觀生態(tài)學(xué)研究物質(zhì)、能量和有機(jī)體在異質(zhì)性景觀中的遷移和轉(zhuǎn)化。景觀是由多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的異質(zhì)性地域,它作為物種的棲息地,其異質(zhì)性可增強(qiáng)物種生存的潛力,其結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)也對(duì)生物多樣性有重要影響,而它的豐富程度也制約著景觀的良性發(fā)展。從生物多樣性研究需要的角度來(lái)看,它要得到有效的保護(hù)、維持和利用,離不開(kāi)科學(xué)理論的指導(dǎo)。從景觀生態(tài)學(xué)的理論和實(shí)踐的發(fā)展來(lái)看,景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)該而且可能擔(dān)當(dāng)此任。以中尺度的景觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)過(guò)程關(guān)系研究見(jiàn)長(zhǎng)的景觀生態(tài)學(xué),對(duì)自然保護(hù)區(qū)研究、生物多樣性研究、退化生態(tài)系統(tǒng)研究、土地利用與規(guī)劃、景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展都具有重要的指導(dǎo)意義。自工業(yè)革命以來(lái),科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,人口數(shù)量也迅速增長(zhǎng),人類(lèi)的發(fā)展使生物多樣性受到了嚴(yán)重的威脅。另一方面,生物多樣性保護(hù)的重要性也不斷被人類(lèi)所認(rèn)識(shí),如今生物多樣性保護(hù)已經(jīng)被視為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方面受到了同際社會(huì)的重視。1992年6月聯(lián)合國(guó)環(huán)發(fā)大會(huì)(UNCED)通過(guò)了《生物多樣性公約》,其宗旨是保護(hù)生物多樣性、持續(xù)利用生物多樣性以及公平共享利用遺傳資源所取得的惠益。保護(hù)的目的就是持續(xù)利用,要做到持續(xù)利用就必須加強(qiáng)保護(hù),兩者是同時(shí)進(jìn)行、相互促進(jìn)的關(guān)系。景觀是自然、文化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和美學(xué)價(jià)值的統(tǒng)一體,其對(duì)生物多樣性的保護(hù)彼此應(yīng)互相協(xié)調(diào)、綜臺(tái)研究、整體保護(hù)。景觀生態(tài)學(xué)還強(qiáng)調(diào),不僅要研究和保護(hù)受到威脅的基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)和景觀,而且還要重視尚未受到威脅的和正在進(jìn)化發(fā)展的生物多樣性。2景觀破壞對(duì)生物多樣性的主要影響2.1生境喪失會(huì)導(dǎo)致地球物種滅亡現(xiàn)實(shí)證明,景觀破碎化是生物多樣性喪失的一個(gè)最主要原因。人為活動(dòng)的干擾是自然生境丟失,威脅物種多樣性保護(hù)的主要原因之一。據(jù)估計(jì)在未來(lái)的50年內(nèi),由于生境喪失會(huì)導(dǎo)致大約50%的地球物種滅亡。景觀破碎導(dǎo)致生物多樣性喪失的主要原因包括:減小種群的面積、阻礙基因的流動(dòng)、阻止種群的自由擴(kuò)散、對(duì)于大的自然災(zāi)害的強(qiáng)烈感應(yīng)、外界生物體的侵?jǐn)_(寄生、競(jìng)爭(zhēng)、捕食等)改變生態(tài)過(guò)程、改變物理狀況(比如改變微氣候),其中最重要的一點(diǎn)就是由于生境的消失造成景觀中總體種群面積的普遍減小。2.2生態(tài)系統(tǒng)的類(lèi)型消失生態(tài)系統(tǒng)多樣性是生物多樣性的重要表現(xiàn)。景觀破碎化使景觀中非適宜生境的類(lèi)型和面積不斷增加,各種斑塊的相互作用增加,最終改變生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物種豐富度、種間關(guān)系、群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過(guò)程、改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)功能的退化和類(lèi)型的消失。2.3增加了單一種群間的遺傳協(xié)調(diào)破碎化造成遺傳隔離,使殘存種群中遺傳可塑性極度缺乏,從而導(dǎo)致繁殖失敗。由于隔離、流失的遺傳變異類(lèi)型不能通過(guò)來(lái)自其他種群的種子或者花粉來(lái)彌補(bǔ),這導(dǎo)致不同種群間遺傳差異的增加。當(dāng)隔離種群成了固定的1個(gè)單一變種,通過(guò)其他種群遷移新的等位基因來(lái)進(jìn)行遺傳補(bǔ)救的可能性就更小了?；蛄魇?huì)顯著影響種群適應(yīng)性。此外景觀的破碎化還會(huì)造成種群內(nèi)的近親繁殖,不但威脅遺傳多樣性,也造成物種的退化,威脅著物種的生存與發(fā)展。3景觀格局與區(qū)域生物多樣性鄔建國(guó)等研究指出,格局、過(guò)程和尺度之間的關(guān)系是高度的辯證統(tǒng)一,景觀格局的時(shí)空變化對(duì)生態(tài)學(xué)過(guò)程有著重要的影響。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)決定功能,而結(jié)構(gòu)的研究要比功能的研究容易得多,所以如果可以建立結(jié)構(gòu)與功能之間的可靠關(guān)系,那么通過(guò)研究景觀格局變化可以更好地理解生態(tài)學(xué)過(guò)程。在實(shí)際應(yīng)用中,景觀格局的特征也常常用來(lái)推測(cè)生態(tài)過(guò)程的特征?，F(xiàn)代生境條件和景觀結(jié)構(gòu)及其時(shí)空格局也是區(qū)域物種多樣性形成的重要基礎(chǔ)。景觀結(jié)構(gòu)與區(qū)域生物多樣性存在一定的相關(guān)關(guān)系,在有關(guān)物種構(gòu)成及其分布等詳細(xì)數(shù)據(jù)缺失或者不完整的情況下,它們之間的相互關(guān)系為間接評(píng)估區(qū)域生物多樣性提供了可能。因此,應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)研究生物多樣性問(wèn)題,嘗試建立一個(gè)基于景觀結(jié)構(gòu)格局等數(shù)據(jù)的區(qū)域生物多樣性格局測(cè)度研究方法,為在缺少物種組成及其分布等數(shù)據(jù)條件下,進(jìn)行生物多樣性保護(hù)規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)的生物多樣性變化監(jiān)測(cè)提供科學(xué)依據(jù),為生物多樣性保護(hù)研究提供了一個(gè)新的研究課題。4生物多樣性保護(hù)隨著生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略由小尺度的物種保護(hù)途徑轉(zhuǎn)向較大尺度的區(qū)域景觀途徑,景觀規(guī)劃在生物多樣性保護(hù)中的意義日益引起了人們的重視。景觀規(guī)劃將在生物多樣性保護(hù)中起決定性作用,在環(huán)境日益人工化情況下,我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^(guò)林地、綠帶、水系、水庫(kù)和人工池塘及湖泊的巧妙布置來(lái)使生物多樣性保持在很高程度,總體規(guī)劃不但考慮經(jīng)濟(jì)效益和美學(xué)價(jià)值,同時(shí)考慮生物種類(lèi)的保護(hù)。景觀規(guī)劃從景觀要素保護(hù)出發(fā)提出了一些有利于生物多樣性保護(hù)的空間戰(zhàn)略,為自然保護(hù)區(qū)及國(guó)家公園的建立和科學(xué)管理提供了有效的指導(dǎo)。為克服人為干擾,進(jìn)行生物多樣性保護(hù)的途徑和方法主要包括景觀穩(wěn)定性途徑、焦點(diǎn)物種途徑和綠色廊道途徑,其內(nèi)容主要包括:(1)建立絕對(duì)保護(hù)的棲息地核心區(qū);(2)建立緩沖區(qū)以減小外圍人為活動(dòng)對(duì)核心區(qū)干擾;(3)建立棲息地之間物質(zhì)、能量流通的廊道;(4)適當(dāng)增加景觀異質(zhì)性;(5)在關(guān)鍵性部位引入或恢復(fù)鄉(xiāng)土景觀斑塊;(6)建立物種運(yùn)動(dòng)的“跳板”以連接破碎生境斑塊;(7)改造生境斑塊之間的質(zhì)地,減少景觀中的硬性邊界頻度以減少生物穿越邊界的阻力。5燒后殘斑塊的生物多樣性干擾是景觀異質(zhì)性的主要來(lái)源,它干擾可以改變景觀格局,同時(shí)又受制于景觀格局。作為一種重要景觀生態(tài)過(guò)程,干擾可分為人為干擾和自然干擾兩種。干擾是時(shí)間和空間上環(huán)境和資源異質(zhì)性的主要來(lái)源之一,它可以改變資源和環(huán)境的質(zhì)與量以及所占據(jù)空間大小、形狀和分布。干擾通過(guò)產(chǎn)生環(huán)境異質(zhì)性,從而改變景觀格局。干擾對(duì)生物多樣性的保護(hù),特別是景觀多樣性有重要意義。以火燒干擾為例,在一片森林中,由于森林火災(zāi)形成了干擾板塊,同時(shí)又有一片植被由于某種原因沒(méi)有被火燒,這樣就形成了殘存斑塊。顯然,由于干擾所造成的干擾斑塊和殘存斑塊中的生物多樣性相差非常大,被火燒過(guò)的地方生物多樣性大大降低,斑塊中僅剩一些耐火的或者是遭到火災(zāi)嚴(yán)重破壞的林草,該斑塊在不受其他干擾的情況下接著發(fā)生次級(jí)演替,在演替的過(guò)程中,該斑塊中物種組成及各物種的豐富度與火燒前及殘存斑塊明顯不同。演替頂級(jí)決定于該斑塊所處的位置、氣候環(huán)境狀況、周?chē)|(zhì)及殘存斑塊的生物區(qū)系、演替過(guò)程的干擾情況,一般說(shuō)來(lái),在頂級(jí)階段,該干擾斑塊的生物多樣性是與干擾前及周?chē)鷼埓姘邏K不可能完全相同。通過(guò)這種方式干擾就改變了斑塊的生物多樣性。研究表明,干擾對(duì)生物多樣性的影響,一方面通過(guò)增加斑塊數(shù)量和群落類(lèi)型數(shù)量提高總體生物多樣性;另一方面,由于斑塊形狀指數(shù)的下降和群落間鄰接結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化,又降低了生物多樣性。所以,人類(lèi)的干擾對(duì)生物多樣性的影響具有雙重性。一般來(lái)講,中度的干擾有利于提高物種多樣性,因?yàn)榈投雀蓴_會(huì)使群落為競(jìng)爭(zhēng)型物種低型增長(zhǎng)物種)所占據(jù),高度干擾使群落為機(jī)會(huì)型物種所占據(jù),只有中度干擾才會(huì)使這兩種類(lèi)型的物種共存。在中度干擾下,植物群落的物種豐富度既可能上升也可能下降,甚至不變。在中度干擾下,只有滿足以下3個(gè)條件,才會(huì)促使物種豐富度提高:(1)如果干擾減少由普遍種組成的群落面積時(shí),不減少普遍種和稀有種的群落類(lèi)型;(2)如果普遍種組成的群落面積減少時(shí),新的潛在生物區(qū)系能夠占據(jù)這些減少的面積;(3)如果在新的可供生境中能建立新的群落的物種包含在當(dāng)?shù)氐闹参飬^(qū)系中或存在于附近地區(qū)。6景觀生態(tài)學(xué)視角下生物多樣性保護(hù)實(shí)踐探索一直以來(lái),人類(lèi)對(duì)于生物多樣性的保護(hù)基本都只針對(duì)單一的瀕危物種,停留在小尺度研究范圍之內(nèi),雖有成績(jī),但效果并不顯著,而景觀生態(tài)學(xué)則強(qiáng)調(diào)研究客體的生態(tài)整體性和時(shí)空異質(zhì)性思想,從而將生物多樣性保護(hù)從物種和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)層次上升到景觀和區(qū)域保護(hù)層次,這有助于生物多樣性多重價(jià)值的實(shí)現(xiàn)和功能的發(fā)揮,為其研究和保護(hù)提供了一個(gè)新的視角。當(dāng)前,結(jié)合景觀內(nèi)的生態(tài)流來(lái)研究景觀空間格局與生態(tài)過(guò)程對(duì)生物多樣性的影響與反饋是當(dāng)前景觀生態(tài)學(xué)面臨的一大挑戰(zhàn)。生物多樣性保護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,不僅需要構(gòu)建一個(gè)協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、優(yōu)良的生物多樣性景觀格局,而且還需要做好生物及生態(tài)的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。因此,要根據(jù)景觀要素之間的相互作用規(guī)律進(jìn)行生物多樣性保護(hù)的實(shí)踐探索,我認(rèn)為其研究目標(biāo)應(yīng)集中于以下幾個(gè)方面:(1)做好生物多樣性的調(diào)查和