用生物多樣性保護的景觀建筑規(guī)劃途徑2

2.多樣性保護的空間戰(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)的破碎化；(iii)外來種的入侵和疾病的擴散；(iv)過度開發(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。在中國尤其如此(BCCA,1992)。棲息地的消失直接導致物種的迅速消亡,而棲息地的破碎化則導致棲息地內部環(huán)境條件的改變,使物種缺乏足夠大的棲息和運動空間,并有利于外來物種的侵入。適應于在大的整體景觀中生存的物種一般擴散能力都很弱,所以最易受到破碎化的影響。
盡管生物保護的景觀規(guī)劃途徑有所不同,一些空間戰(zhàn)略都被普遍認為是有效的。這些戰(zhàn)略對克服上述人為擾有積極作用。包括:
(i)建立保護的棲息地核心區(qū)；
(ii)建立緩沖區(qū)以減少外圍人為活動對核心區(qū)的干擾；
(iii)在棲息地之間建立廊道；
(iv)增加景觀的異質性；
(v)在關鍵性的部位引入或恢復鄉(xiāng)土景觀斑塊。
保護核這是自然保護中最傳統(tǒng)的戰(zhàn)略,其基本思想是將保護對象(殘遺斑塊或瀕危物種棲息地)盡量完整地保護起來,并將人類活動排斥在核心區(qū)周圍的緩沖區(qū)以外。
島嶼生物地理學強調自然保護區(qū)設計中的面積和臨近關系。這一理論最早由Preston(1962)和MacArthur及Wilson(1963,1967)等首先提出并發(fā)展。這一理論假設一個島上的物種數目最終將趨于一種動態(tài)平衡。導致平衡的兩種過程是物種的遷入和滅絕。達到平衡狀態(tài)的物種數主要取決于島嶼的大小和島嶼離種源的距離,即面積效應(Area Effect)和距離效應(Distance Effect)。也就是說,一個小的保護區(qū)不但最終將只能允許少數物種的生存,并在一開始就使物種迅速消亡。而遠離種源的保護地,則很難使物種有再遷入來取代消亡的個體。這一假設或多或少在海洋島嶼和孤立的陸地殘遺斑塊的觀察中得到證實(見Frankel and Soule,1981； Harris1984；Forman and Godron 1986； Forman 1995)。但是,陸地景觀斑塊與海洋島嶼的狀況有很大差異(Forman 1979； Harris 1984),目前還沒有一個有效的途徑來衡量陸地景觀斑塊隔離狀況。有學者提出用景觀阻力(Landscape Resistance)來衡量棲息地斑塊間的隔離程度(Forman and Godronz1986；Formam 1995)。影響景觀阻力的因素包括景觀的基相質地和邊界頻率等。Kanaapen等(1992)提出用最小累積阻力來衡量隔離程度。
島嶼生物地理學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),認為幾個小的保護區(qū)可能比一個大型保護區(qū)有更多的優(yōu)越性。一些反映面積和物種及種群關系的門檻為規(guī)劃提供了有用的指導。其中之一是種群健康所需要的最小面積(ViableMinimum Area)。對此,有兩條法則,即近期法則和長期法則。近期法則主張最小的有效種群數是50；長期法則主張最小種群數為200-500,這樣才能保證生物保護的長期安全。根據這兩個門檻,可以相應地確定最小面積(Frankel and Soule 1981；Harris 1984)。根據島嶼生物地理學,物種與面積之間存在著以下的關系(MacArthur and Wilson 1967)
其中S和A分別是物種數和面積(公頃), C和z是特定物種及環(huán)境條件下的參數。盡管C和Z因具體情況變化很大(見Wilcox 1980),這一公式指出,當棲息地斑塊很小時保護面積的微小增加會導致物種的大幅度增加,而當棲息地斑塊很大時,其面積的進一步擴大只能增加少量的物種。根據這一特點,一般認為保護區(qū)的面積每減少十倍,物種數將損失30%.
另一種門檻變量是破碎度。根據采伐的模擬表明,景觀中至少有50-70%的原有森林生境才能保護物種及生態(tài)過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)或過渡帶(Transition Zones)的功能是保護核心區(qū)的生態(tài)過程和自然演替,減少外界景觀人為干擾帶來的沖擊。通常的方法是在保護核心區(qū)周圍劃一輔助性的保護和管理范圍。但試圖在保護核周圍建立緩沖區(qū)的設想往往會落空,原因是緩沖區(qū)土地的所有權法律上不屬于保護區(qū)管理部門(見McNee1y 1992)。在有的情況下保護區(qū)內部也設緩沖區(qū)。但是,國際上關于如何劃分緩沖區(qū)的技術問題一直沒有解決。也就是說緩沖區(qū)應該劃到什么地方,如何劃才最有利于保護同時不給當地居民帶來過分的經濟損失。顯然,以保護核心為中心同心圓式地劃分緩沖區(qū)的做法是不科學的。一個新的劃分緩沖區(qū)的途徑是利用阻力面的等阻線來確定其邊界和形狀(Yu,1995a-b,1996a)。阻力面類似與地形表面,其中有緩坡和陡坡,呈現(xiàn)一些門檻特征。據此來劃分緩沖區(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)
對抗景觀破碎化的一個重要空間戰(zhàn)略是在相對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)學家們普遍認為,通過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Forman and Godron 1986；Harris and Scheck 1991；Saunders and Hobbe 1991；Forman 1995)。這一觀點最近在景觀規(guī)劃和設計領域內得到認真的對待(Smith and Hellmund 1993)。
理論上講,相似的棲息地斑塊之間通過廊道可以增加基因的交換和物種流動,給缺乏空間擴散能力的物種提供一個連續(xù)的棲息地網絡,增加物種重新遷入的機會和提供鄉(xiāng)土物種生存的機會。許多實地觀察也證實了廊道的這種功能(詳見Harris and Scheck 1991；Forman 1995)。
廊道的聯(lián)系和輻射功能使他們成為促進未來生物多樣性進化的重要景觀結構(Erwin 1991)。根據這一功能,廊道的設計應與生物進化的軌跡相適應,聯(lián)接重要的物種源以保護不斷的物種交流和輻射。
但是,廊道的意義也不能過分地強調。他們有時并不能起到聯(lián)系鄉(xiāng)土棲息地的作用。相反,他們有可能對鄉(xiāng)土物種帶來危害。在大尺度空間上的一個例子是南北美大陸聯(lián)接的形成在過去幾百萬年內導致生物多樣性的災難性的損失(May 1978；Gould 1993, p347)。在小尺度上的觀察也證明廊道對鄉(xiāng)土物種的危害性(見Harris and Sheck 1991)。對某些生態(tài)過程有促進作用的廊道,恰恰對某些物種的運動有阻礙作用。聯(lián)結孤立棲息地之間的廊道往往會引導天敵的進入,或外來物種的侵入而危協(xié)到鄉(xiāng)土物種的生存。美國佛羅里達州的開發(fā)就有許多這樣的問題。外來物種沿著交通廊道侵入景觀深處,危協(xié)鄉(xiāng)土物種的生存(見Harris and Scheck 1991)。
由于廊道功能的這些矛盾,要求景觀設計師謹慎考慮如何使廊道有利于鄉(xiāng)土生物多樣性的保護。特別應注重以下幾個方面的考慮(Harris and sheck 1991):(i)多于一條廊道:多一條廊道就相當于為物種的空間運動多增加一個可選擇的途徑,為其安全增加一份保險。
(ii)鄉(xiāng)土特性:構成廊道的植被本身應是鄉(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,可能引導外來物種的入侵。至于多寬的廊道較為合適,目前尚無定論,但越寬越好是一條基本原則。
至于針對某一種動物運動的廊道,當地的生物和生態(tài)專家的經驗往往能提供最可靠的參考(Binford等1993)
(iv)自然的本底: 廊道應是自然的或是對原有自然廊道的恢復。任何人為設計的廊道都必須與自然的景觀格局,如水系格局相適應。其它聯(lián)接破碎斑塊的方式包括建立動物運動的“跳板”(Stepping Stones),改造棲息地斑塊之間的質地和減少景觀中的硬性邊界頻度等以減少動物穿越景觀的阻力。
增加景觀的異質性(Heterogeneity)
實驗觀察和模擬研究都顯示,景觀異質性或時空的嵌斑特性(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。景觀的空間格局與時間更替一樣可能會顯得雜亂無章。但這種動態(tài)和交替抹去了景觀中的劇烈性的變化,使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。所以,保護和有意識地增加景觀的異質性有時是必要的。(Frankel and Soule 1981； Hayes等1987)。增加異質性的人為措施包括控制性的火燒或水淹、采伐等。
恢復棲息地另一種代價很高的生物保護戰(zhàn)略是棲息地的恢復,在關鍵性的部位引進鄉(xiāng)土棲息地斑塊,作為孤立棲息地之間的“跳板”,或增加一個適宜于保護對象的棲息地。這樣可以大大增強生物多樣性保護的效果,同時也可提高景觀的美學價值(Hayes等1987；Morris1987)。考試大-全國最大教育類網站(。com)
上述多種生物多樣性的保護戰(zhàn)略都在不同程度上有積極作用。關鍵的問題是在什么地方和怎樣來構建上述空間結構和戰(zhàn)略。也就是說在什么地方劃分緩沖區(qū)?在什么地方建廊道來聯(lián)接棲息地斑塊?在什么地方引入新的斑塊來有效地影響生態(tài)過程? 這些問題還遠未得到解決。
3.生物保護的景觀規(guī)劃途徑討論
普遍的缺陷和應改進的方面上述關于生物保護的景觀規(guī)劃途徑和空間戰(zhàn)略總起來有以下兩個方面的不足:(i)被動的途徑除少數例外,目前生物保護多采用被動方式。生物多樣性或鄉(xiāng)土棲息地被作為被動的保護對象,被圈在一定的地區(qū)或限制在一定的網絡內運動。如果把生物對景觀的利用作為一個能動的生態(tài)過程,一種對景觀的競爭性的控制過程,情景可能會很不一樣。在這種假設下,通過識別關鍵性的景觀局部和空間聯(lián)系,而利用物種自身的對空間的探索和侵占能力來保護生物多樣性。這也正是景觀生態(tài)安全格局(Ecological Security Patterns)概念的基本出發(fā)點之一(Yu 1995a-c,1996a-b)。
(ii)局限于對“實體”景觀的保護由于上述關于把物種作為被動對象保護在特定地域和現(xiàn)存景觀元素中的局限性,生物保護中的景觀生態(tài)研究和規(guī)劃往往注重現(xiàn)有景觀元素及格局與生物運動過程的關系 (Laver and Haine-Young 1993)或偏于記載和再現(xiàn)現(xiàn)存的景觀實體元素而對景觀的另一半,即作為景觀實體元素背景的部分研究很少。 而恰恰是這部分“虛體”景觀,如作為景觀中森林斑塊背景的農用基質,對物種的空間運動起作很重要的作用。那么,在這種景觀基質、或背景中是否存在著某種隱藏的或是潛在的結構,影響、甚致控制著景觀生態(tài)過程呢?
由于上述兩個局限性,生物保護的上述空間戰(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,和根據現(xiàn)存的自然結構來建立廊道并相信物種能利用其進行空間運動等都值得進一步討論。
所以,下列三個問題依然存在:
(a)如果要選擇某一棲息地進行保護應如何選擇,包括什么和在什么位置。
(b)如果兩個或多個孤立的棲息之間需要構筑廊道,什么地方設廊道才具有高效性。
(c)如果恢復一個退化的景觀,應在什么地方著手,才可以使恢復過程更有效,包括有效地使鄉(xiāng)土物種得以維持和繁衍,和有效地阻止外來物種的侵入。
對這些問題的回答不但需要考察現(xiàn)存景觀元素及其空間格局,同時還應研究潛在的景觀基礎設施。景觀生態(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)意義的概念針對上述普遍采用的景觀規(guī)劃和空間戰(zhàn)略的局限性,有學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。但對未來生物保護的景觀規(guī)劃發(fā)有重要的啟發(fā)意義。
(i)景觀的空間構型概念(Spatial Configuration)
這一概念強調景觀的構型,即景觀元素的毗鄰關系。景觀的空間構型可能比籠統(tǒng)意義上的景觀異質性或景觀的嵌合體特性更具有意義(Forman 1990, 1995)但關于這一設想尚沒有進一步的實驗觀察的支持。
同樣的設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的空間分布(Harrs 1984)。該模式強調斑塊在聯(lián)系整體群島系統(tǒng)中的作用應作為斑塊被選作為保護對象的首要因素。單一斑塊選擇作為保護對象的標準包括:①空間位置,②總的物種豐富性,③對特有區(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地的壓倒一切的保護標準是其在整體景觀生態(tài)系統(tǒng)中的作?quot；(Harris 1984, p158)。
(ii)進化動態(tài)世系概念(Evolutionary Dynamic Lineage)
這一概念認為,目前生物保護的戰(zhàn)略基本上是保護那些正走向滅絕的稀有物種,而這并不是我們所需的。 應該保護的是進化的過程(Erwin 1991)。 那些對當代進化過程有重要意義的關鍵地區(qū)應作為我們的保護和管理重點。
(3)景觀阻力的概念(Landscape Reristance)
用景觀阻力來衡量景觀中棲息地島嶼的隔離狀態(tài)在景觀生態(tài)規(guī)劃中具有重要意義(Forman 1995)。 景觀阻力根據景觀介面特征和距離來衡量物種穿越景觀時遇到的阻力。其中一個最具有吸引力的阻力計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MCR可以得到一個阻力表面。根據阻力表面的上的某些空間屬性,包括點線面特征可以判別對控制生態(tài)流和運動有關鍵意義的潛在的戰(zhàn)略性局部、位置和空間聯(lián)系,即景觀生態(tài)安全格局,它們對保護生物多樣性和維護生態(tài)過程的健康與安全具有重要意義?；诰坝^生態(tài)安全格局進行景觀生態(tài)規(guī)劃設計可以使生物保護和景觀改變具有高效性(Yu 1995a-c,1996a-b)。
總之,景觀生態(tài)學,保護生物學和島嶼生物地理學的研究成果為生物保護提供了豐富的經驗積累和理論指導,而景觀規(guī)劃設計在生態(tài)學的理論和經驗與生物多樣性保護實踐之間構筑了一道橋梁,其專業(yè)前景是廣闊而富于挑戰(zhàn)性的。