農(nóng)林學(xué)類論文-生物多樣性保護的景觀規(guī)劃途徑摘要：景觀規(guī)劃設(shè)計在生物多樣性保護中起作決定性的作用?；诓煌谋Ｗo哲學(xué),生物多樣性保護的景觀規(guī)劃途徑主要可分為兩種：一是以物種為核心的景觀規(guī)劃途徑，另一種是以景觀元素為核心和出發(fā)點的規(guī)劃途徑。前者首先確定物種，然后根據(jù)物種的生態(tài)特性來設(shè)計景觀格局，后者則以各種尺度的景觀元素作為保護對象，根據(jù)其空間位置和關(guān)系設(shè)計景觀格局。五種空間戰(zhàn)略被認為有利于生物多樣性的保護，包括保護核心棲息地、建立緩沖區(qū)、構(gòu)筑廊道、增加景觀異質(zhì)性和引入或恢復(fù)棲息地。落實這些空間戰(zhàn)略必須首先回答選擇什么和在什么地方設(shè)計上述景元素的問題。對此，目前尚沒有很好的答案。傳統(tǒng)的生物保護戰(zhàn)略被動地強調(diào)現(xiàn)存瀕危物種和景觀元素的保護，如果將物種運動和生態(tài)過程作為一個能動的景觀控制過程來對待，我們將會有一種全新的景觀規(guī)劃途徑。其中有三個方面的概念對這種新的景觀規(guī)劃途徑有啟發(fā)意義：即景觀的空間構(gòu)型對生態(tài)過程的作用，生物進化空間軌跡與景觀格局設(shè)計及景觀阻力與潛在的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計。景觀生態(tài)安全格局正是在這些方向上的一個新的探索。關(guān)鍵字：生物多樣性；生物保護；景觀生態(tài)；景觀規(guī)劃1.生物多樣性保護的景觀規(guī)劃途徑計在生物多樣性保護中的意義已引起生物學(xué)家的高度重視，用Wilson(1992，P317)的話說“作為一個發(fā)展中的專業(yè)，景觀設(shè)計(LandscapeDesign)將在(生物多樣性)保護中起著決定性的作用，在環(huán)境日益人工化的情況下，仍然可以通過林地、綠帶、水系、水庫和人工池塘及湖泊的巧妙布置來使生物多樣性保持在很高的程度。總體規(guī)劃不但考慮經(jīng)濟效益和美，同時考慮生物種類的保護”。(Biodiversity)包含三個層次的含意：(i)遺傳多樣性，即指所有遺傳信息的總和，它包含在動植物和微生物個體的基因內(nèi)；(ii)物種多樣性，即生命機體的變化和多樣化；(iii)生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，而棲息地、生物群落和生物圈內(nèi)生態(tài)過程的多樣化(見McNeely等1990；Soule1991；NAS1992)。相應(yīng)的生物多樣性保護也分別在環(huán)環(huán)相扣的多個生物空間等級層次(Biospatialhierarchy)上進行，即(i)景觀或生態(tài)系統(tǒng)綜合體層次，(ii)群落層次，(iii)物種層次，(iv)種群層次和(v)基因?qū)哟?。生物多樣性的空間等級層次與空間位置和格局緊密相關(guān)，這也正是本文關(guān)于生物保護景觀規(guī)劃討論的出發(fā)點。系統(tǒng)為中心的途徑。前者強調(diào)瀕危物種本身的保護，而后者則強調(diào)景觀系統(tǒng)和自然地的整體保護，力圖通過保護景觀的多樣性來實現(xiàn)生物多樣性的保護。保護戰(zhàn)略上的兩種不同途徑也體現(xiàn)在以生物保護為目的的景觀規(guī)劃設(shè)計中：以物種為出發(fā)點的的規(guī)劃途徑和以景觀元素為出發(fā)點的的規(guī)劃途徑。盡管兩者都考慮物種和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的保護，但前者的規(guī)劃過程是從物種到景觀格局，而后者是從景觀元素到景觀格局。1.1以物種為出發(fā)點的景觀規(guī)劃途徑該規(guī)劃方法強調(diào)，使景觀生態(tài)規(guī)劃具有意義的充分必要條件是選準保護對象，并對其習(xí)性、運動規(guī)律和所有相關(guān)信息有充分的了解。以此為基礎(chǔ)來設(shè)計針對特定物種的景觀保護格局。一個整體優(yōu)化的生物保護景觀格局是由多個以單一物種保護為對象的景觀最佳格局的疊加與諧調(diào)(Amstel等1988；Selm1988)。這一途徑一般可分為下列五個步驟：(i)根據(jù)物種的重要性，選擇目前的或潛在的保護對象。(ii)收集關(guān)于保護對象的信息，包括查閱文獻，明確適合于每一保護對象的最佳景觀結(jié)構(gòu)。(iii)匯總和比較所有保護對象對景觀的需要。(iv)修改保護物種清單以取得保護的諧調(diào)與一致性。(v)綜合以單一物種保護為目的的景觀規(guī)劃來獲得某一地域的總體生物保護景觀規(guī)劃。如果有足夠詳盡的關(guān)于物種及其相關(guān)聯(lián)系的信息的話，以物種為中心的景觀規(guī)劃途徑可以說是，最有效和科學(xué)的生物保護途徑。但是，這一途徑一開始就將可能遇到規(guī)劃師和生物學(xué)家都無法解決的問題，即什么物種應(yīng)優(yōu)先保護的問題。人們一般從三個方面的標準來選擇優(yōu)先保護的物種：(i)目前的稀有、特有性，受協(xié)狀態(tài)及其實用性，大型哺乳動物和那些被列入國際瀕危物種名單之列的物種顯然應(yīng)作為首選的保護對象。往往被作為首選對象。(ii)物種在生態(tài)系統(tǒng)及群落中的地位。保護對象應(yīng)對維護整體生態(tài)平衡有關(guān)鍵作用。(iii)物種的進化意義。一種雜草可能本身很不起眼，在群落內(nèi)也表現(xiàn)不出重要意義，但卻有可能對進化史及未來生物多樣性的發(fā)展有重要價值。用進化的觀點來進行生物多樣性保護比被動地保護現(xiàn)存的瀕危物種更具有意義(Edwin1991)。1.2以景觀元素保護為出發(fā)點的途徑而是把生物空間等級系統(tǒng)作為一個整體來對待。集中針對景觀的整體特征如景觀的連續(xù)性，異質(zhì)性和景觀的動態(tài)變化來進行規(guī)劃設(shè)計。該途徑認為，現(xiàn)實的生態(tài)過程發(fā)生在一個時空嵌合體中，包含生物等級系統(tǒng)的各個層次。而批評以物種或群落保護為對象的規(guī)劃只是偏面地解決了一個連續(xù)的復(fù)雜系列的局部和片段(NossandHarris，1986)。因此，以景觀元素為核心的整體規(guī)劃途徑強調(diào)以下的步驟(Harris1984,NossandHarris1986；Noss1991)：(i)生態(tài)過程和生物多樣性成份包含在一個廣泛的時空尺度上，因此，一個全面的規(guī)劃應(yīng)該以生物等級系統(tǒng)的各個層次的受協(xié)成分或節(jié)點(Node)作為保護對象。強調(diào)節(jié)點的多樣性，這些節(jié)點小到一棵孤樹或一個森林斑塊，大到國家公園和自然保護區(qū)。而對單一物種本身則不作深入考察。(ii)因為景觀的破碎和分割被認為是危脅生物多樣性的一個最重要因素，所以，規(guī)劃強調(diào)景觀的連結(jié)關(guān)系和格局設(shè)計。規(guī)劃的目標是將每一景觀中各種大小的節(jié)點連接成為整體的保護網(wǎng)絡(luò)，并在區(qū)域和大陸尺度上建立景觀保護體系。(iii)景觀及其保護必須從時空系統(tǒng)和動態(tài)的、飄移的嵌合體(ShiftingMosaic)角度來認識和理解。所以，生物多樣性保護的景觀規(guī)劃旨在維護嵌合體的穩(wěn)定性，綜合考慮保護及發(fā)展規(guī)劃，以實現(xiàn)景觀的可持續(xù)性。與以物種為核心的規(guī)劃不同，以景觀元素為核心的規(guī)劃的第一步不是確定單一物種作為保護對象與研究其特性，而是首先分析現(xiàn)存景觀元素及相互間的空間聯(lián)系或障礙，然后提出方案來利用和改進現(xiàn)存的格局，建立景觀保護基礎(chǔ)設(shè)施(ConservationInfrastruture)。包括在現(xiàn)有景觀格局基礎(chǔ)上，加寬景觀元素間的聯(lián)接廊道、增加景觀的多樣性、引入新的景觀斑塊和調(diào)整土地利用格局。此景觀元素為核心的規(guī)劃途徑的理論指導(dǎo)包括島嶼生物地理學(xué)(IslandBiogeography)和景觀生態(tài)學(xué)。景觀的連續(xù)性、異質(zhì)性、動態(tài)和飄移等是規(guī)劃著重考慮的景觀特性。這一規(guī)劃途徑的一個典型代表是所謂的景觀群島模式(ArchipelagoModel)，或稱為綜合利用模式(Multiple-useModel，簡稱MUMs)(Harris,1984；NossandHarris1986)。這一模式包括一個絕對保護的核心區(qū)和周圍緩沖區(qū)。沿核心區(qū)向外人類活動強度逐漸增加。核心區(qū)是生物多樣性等級系統(tǒng)中任一層次上的某一節(jié)點。一個關(guān)于整體景觀保護的類似的概念是所謂的景觀補償區(qū)網(wǎng)絡(luò)(NetworkofLandscapeCompensativeAreas)，這一概念強調(diào)景觀規(guī)劃和管理的一個最重要原則是景觀的多樣性和最優(yōu)格局。而這樣一種最優(yōu)格局表現(xiàn)為地域內(nèi)多層次的景觀補償系統(tǒng)和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施(Mander等1988)。這一理想的景觀格局實際上是一個等邊六角形。在這樣一個六角形中，景觀的生態(tài)多樣性和穩(wěn)定性通過多層次的生態(tài)過渡帶和補償區(qū)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。以景觀元素為導(dǎo)向的規(guī)劃避免了上述的以特定物種為核心的規(guī)劃途徑的缺點，而從整體上來設(shè)計全面的、包容的景觀格局。對于景觀這一復(fù)雜的系統(tǒng)來說，這似乎是合理的。問題是，這種從形式出發(fā)的景觀格局設(shè)計是否能滿足內(nèi)容即物種的保護需要？景觀格局是為誰而設(shè)計的？2.多樣性保護的空間戰(zhàn)略(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(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動空間，并有利于外來物種的侵入。適應(yīng)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)建立絕對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(zhì)性；(v)在關(guān)鍵性的部位引入或恢復(fù)鄉(xiāng)土景觀斑塊。2.1絕對保護核(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(xué)強調(diào)自然保護區(qū)設(shè)計中的面積和臨近關(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)一個島上的物種數(shù)目最終將趨于一種動態(tài)平衡。導(dǎo)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(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)(AreaEffect)和距離效應(yīng)(DistanceEffect)。也就是說，一個小的保護區(qū)不但最終將只能允許少數(shù)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(shè)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FrankelandSoule，1981；Harris1984；FormanandGodron1986；Forman1995)。但是，陸地景觀斑塊與海洋島嶼的狀況有很大差異(Forman1979；Harris1984)，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(xué)者提出用景觀阻力(LandscapeResistance)來衡量棲息地斑塊間的隔離程度(FormanandGodron1986；Formam1995)。影響景觀阻力的因素包括景觀的基相質(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SimberloffandAbele1976)，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(guān)系的門檻為規(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(ViableMinimumArea)。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(shù)是50；長期法則主張最小種群數(shù)為200-500，這樣才能保證生物保護的長期安全。根據(jù)這兩個門檻，可以相應(yīng)地確定最小面積(FrankelandSoule1981；Harris1984)。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(MacArthurandWilson1967)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Wilcox1980)，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(dǎo)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(jù)這一特點，一般認為保護區(qū)的面積每減少十倍，物種數(shù)將損失30%。另一種門檻變量是破碎度。根據(jù)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(FranklinandForman1987)2.2緩沖區(qū)緩沖區(qū)(BufferZones)或過渡帶(TransitionZones)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(shè)想往往會落空，原因是緩沖區(qū)土地的所有權(quán)法律上不屬于保護區(qū)管理部門(見McNee1y1992)。在有的情況下保護區(qū)內(nèi)部也設(shè)緩沖區(qū)。但是，國際上關(guān)于如何劃分緩沖區(qū)的技術(shù)問題一直沒有解決。也就是說緩沖區(qū)應(yīng)該劃到什么地方，如何劃才最有利于保護同時不給當?shù)鼐用駧磉^分的經(jīng)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(xué)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(jù)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。2.3建立廊道(Corridor)聯(lián)系。其中最主要的是建立廊道。生態(tài)學(xué)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FormanandGodron1986；HarrisandScheck1991；Saun