生境調(diào)整對丹頂鶴生境適宜性的影響

王曉峰

0 引言

濕地作為生物多樣性資源最豐富的自然景觀之一，20世紀(jì)80年代以來逐漸成為生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。國際上濕地生物多樣性的研究涉及濕地水文、土壤特性和地表覆蓋物等特征與生境適宜性的關(guān)系;水禽生境選擇、繁殖成功率、被捕食概率與濕地景觀特征的關(guān)系;濕地景觀演變、人為活動對水禽、魚類等生境的影響。越來越多的研究表明，在全球范圍遭受人類干擾的背景下，無論是保護(hù)區(qū)內(nèi)還是保護(hù)區(qū)外的生境均將趨于退化，因此現(xiàn)行建立保護(hù)區(qū)的模式并不能有效阻止生物多樣性災(zāi)難性的損失。特別對于發(fā)展中國家，人口、資源、環(huán)境的巨大壓力也使建立大范圍的保護(hù)區(qū)缺乏現(xiàn)實性［1］。生境調(diào)整(habitat mitigation)強(qiáng)調(diào)將生境視為一種可更新、可替代、可補(bǔ)償?shù)馁Y源，希望在時空維度上尋求最大程度緩解保護(hù)與開發(fā)矛盾的途徑。針對區(qū)域開發(fā)與生物保護(hù)的矛盾，本文以遼河三角洲為例，以丹頂鶴為指示種，通過LEDESS模型(Landscape Ecological Decision and Evaluation Support System)就生境調(diào)整預(yù)案對指示種生境適宜性的影響進(jìn)行了評價。

遼河三角洲濱海濕地作為東亞以至全球重要的水禽繁殖與棲息地，具有重要的生物保護(hù)價值，同時也是我國重要的農(nóng)業(yè)與油氣開發(fā)基地，具有巨大的經(jīng)濟(jì)開發(fā)價值。經(jīng)濟(jì)開發(fā)與自然保護(hù)等多重價值在同一時空條件下的相互沖突構(gòu)成了這些區(qū)域的鮮明特色，不斷加劇的人為干擾則使其生態(tài)環(huán)境變得更加脆弱而不穩(wěn)定。如何通過科學(xué)的土地利用規(guī)劃對這些極其寶貴的土地資源進(jìn)行保護(hù)和有效、合理的永續(xù)利用是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的核心問題之一。

1 生態(tài)適宜性的評價方法

1.1 LEDESS模型

LEDESS模型是一個基于柵格GIS地理信息系統(tǒng)的模型，本文使用的 LEDESS模型即為基于Arcview 3.0a(包括Spatial Analyst)的一個擴(kuò)展模塊。LEDESS模型的生態(tài)學(xué)原理為:區(qū)域景觀的植被過程取決于自然生態(tài)單元(Physiotopes)等立地?zé)o機(jī)自然條件以及相應(yīng)的管理方式;自然生態(tài)單元與植被或地表覆蓋類型不同的組合和匹配方式?jīng)Q定著生境結(jié)構(gòu)，據(jù)此可確定其生境的適宜性［2］。因此為確定生境調(diào)整預(yù)案導(dǎo)致的物種生境適宜性變化，就必須先確定預(yù)案導(dǎo)致的自然生態(tài)單元類型和植被或地表覆蓋物類型的變化，這涉及LEDESS模型立地模塊和生境分析模塊的部分操作。通過LEDESS模型對各預(yù)案導(dǎo)致的生態(tài)后果進(jìn)行空間模擬和評價的步驟、工作流程如圖1。

1.2 指示物種

由于研究資料的缺乏，大多數(shù)情況下，難以對研究區(qū)域內(nèi)所有物種或類群的生境變化進(jìn)行研究［3］，而是通過選取指示種來評價環(huán)境變化對物種生境的影響。指示種的選取必須遵循如下標(biāo)準(zhǔn): (1)能代表某一類群生境需求;(2)與同類群其他物種相比，對環(huán)境變化敏感，種群生存力脆弱。在這種情況下，假定這種對環(huán)境變化敏感，最有可能局地滅絕的指示種處于一種良好生存狀態(tài)時，那么具有類似生境需求的同類群其他物種顯然也應(yīng)處于一種良性生存狀態(tài)。反之，當(dāng)指示種的生存狀況受到威脅時，則表示此類群物種的生境開始惡化，應(yīng)及時采取措施進(jìn)行保護(hù)。很多情況下，指示種也就是區(qū)域內(nèi)的瀕危保護(hù)物種。研究中選取丹頂鶴作為遼東灣濕地水禽生境的指示物種。一方面這個物種對生境破碎化及植被演替、水鹽動態(tài)等濕地環(huán)境變化非常敏感;另一方面，它也代表了遼東灣濱海濕地最典型的水禽生態(tài)類群，代表了以蘆葦沼澤為主要生存環(huán)境的淡水沼澤鳥類生態(tài)類群;同時，丹頂鶴也是本區(qū)最具特色、最重要的保護(hù)物種。

2 生境調(diào)整

圖1 生態(tài)后果模擬和評價的工作流程

生境調(diào)整的概念最近由美國學(xué)者提出，并主要針對濕地生境而言。為了挽救日益減少的濕地生境，美國早在80年代就已實施不少濕地生境調(diào)整的計劃，美國政府還由總統(tǒng)親自簽署了有關(guān)濕地保護(hù)的“零損失”政策，即努力避免生境的破壞，假如生境的破壞難以避免，則損失的生境必須通過尋找其他替代性的生境加以補(bǔ)償。所謂生境調(diào)整是指避免或最大程度地減輕、修正、消除負(fù)面影響或通過合理的替代途徑進(jìn)行補(bǔ)償。一個成功的生境調(diào)整應(yīng)體現(xiàn)在用于補(bǔ)償?shù)纳撑c原有生境具備結(jié)構(gòu)與功能上的等同性，特別是替代生境的功能相等性是生境調(diào)整的重要原則，對于生態(tài)系統(tǒng)而言，可用生物成分、生物量描述其結(jié)構(gòu)，而為了較全面、精確描述生態(tài)系統(tǒng)的功能，則需要進(jìn)一步了解初級生產(chǎn)力、營養(yǎng)循環(huán)、有機(jī)質(zhì)累積、種群維持、捕食與被捕食者之間的相互作用、對外來種的抗性及持續(xù)性等功能參數(shù)［4］。生境調(diào)整是一項十分復(fù)雜的生態(tài)工程，以下方面是必須注意的:(1)明確如何確定并測量生境的功能指標(biāo);(2)必須對生境調(diào)整中的用于補(bǔ)償?shù)纳匙鞒龈L期的功能評價;(3)生境調(diào)整中對某類生境損失的補(bǔ)償常常是以占用其他類型的生境為代價，因此從更大的區(qū)域景觀尺度上對生境調(diào)整措施的生態(tài)后果進(jìn)行綜合評價是非常必要的;(4)為保證功能可替代性，生境調(diào)整應(yīng)為對同一氣候和水文區(qū)內(nèi)生境的替換。

2.1 生境調(diào)整的適用性

生境調(diào)整是北美學(xué)者針對傳統(tǒng)靜態(tài)、被動的生物保護(hù)模式的局限性提出的一種新的生境保護(hù)策略，其理論基礎(chǔ)涉及系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)、區(qū)域及景觀生態(tài)學(xué)等多門學(xué)科。生境調(diào)整強(qiáng)調(diào)對破壞生境的主動恢復(fù)及依據(jù)生境條件變化、經(jīng)濟(jì)活動的需要對生境保護(hù)范圍進(jìn)行必要調(diào)整，其對象往往處于人類高強(qiáng)度開發(fā)區(qū)域。兩種原因使得人們不得不放棄原有生境而在他處尋求補(bǔ)償，一種是由于受人類干擾的強(qiáng)烈影響，整個生境因子(氣候、土壤、水分條件等)都已發(fā)生了難以逆轉(zhuǎn)的變化，采用生境更新措施進(jìn)行生境的保護(hù)和恢復(fù)已難以奏效;另一種則可能是由于生境本身所具有的重要經(jīng)濟(jì)開發(fā)價值(如石油等)，經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使人們放棄這部分生境而在他處尋求補(bǔ)償。并且生境調(diào)整所涉及的生境存在空間隔離，甚至可能不存在直接的生態(tài)與地理過程聯(lián)系。顯然，生境調(diào)整是試圖在他處重建、拷貝一個原有生境，其涉及的空間尺度較大。然而由于人們對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜性的認(rèn)識仍是有限的，通過哪些指標(biāo)和途徑衡量確認(rèn)用于補(bǔ)償生境與原有生境的功能可替代性仍將是個難題，即使對一些諸如某類傳粉昆蟲、物種更新所需的小尺度干擾等一些生境細(xì)節(jié)的忽視也會導(dǎo)致整個生境調(diào)整計劃的失敗。與傳統(tǒng)生物保護(hù)模式相比，生境調(diào)整為協(xié)調(diào)生物保護(hù)與經(jīng)濟(jì)開發(fā)的沖突提供了更多的選擇余地和靈活性，是針對不同的生境條件并綜合考慮經(jīng)濟(jì)、政策因素提出的基于現(xiàn)實的生境保護(hù)策略。生境調(diào)整試圖在空間維上尋求協(xié)調(diào)保護(hù)與開發(fā)的空間解決途徑，由于生境調(diào)整涉及較大的空間尺度且希望通過人工途徑重建原有的生態(tài)系統(tǒng)，其不確定因素和難度要大得多。

2.2 生境調(diào)整的途徑與方法

以北美學(xué)者對濕地生境調(diào)整的研究為例，濕地生境調(diào)整的方法和程序包括如下步驟:(1)濕地生境資源的詳查;(2)濕地生境評價技術(shù);(3)濕地生態(tài)工程設(shè)計。其中生境評價是最關(guān)鍵的一步，生境調(diào)整的成功與否取決于生境評價的準(zhǔn)確性、客觀性，它又包括如下三個方面:(1)濕地生境系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的評價;(2)濕地補(bǔ)償?shù)沫h(huán)境影響評價; (3)濕地生境的生態(tài)風(fēng)險評價。

3 模擬結(jié)果及分析

3.1 自然生態(tài)單元與地表覆蓋物的變化

不同自然生態(tài)單元類型與地表覆蓋物的組合決定了水禽生境的適宜性。因此，為了評估不同預(yù)案導(dǎo)致的生態(tài)后果對水禽生境的影響，就首先必須確定在采取了與各項預(yù)案相關(guān)的措施后，將可能產(chǎn)生的自然生態(tài)單元與地表覆蓋物類型。

3.2 生境適宜性的變化

自然生態(tài)單元與地表覆蓋物類型不同的匹配及組合決定了指示物種丹頂鶴生境的適宜性。依據(jù)野外調(diào)查及有關(guān)文獻(xiàn)，可確定不同自然生態(tài)單元與地表覆蓋物組合類型與生境適宜性的關(guān)系，本文將指示物種丹頂鶴的生境適宜性等級劃分為4等級，即不適宜生境、邊緣生境、次適宜生境和核心生境，其劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 指示物種生境質(zhì)量等級的劃分

3.2.1 生境調(diào)整預(yù)案導(dǎo)致的丹頂鶴生境適宜性的變化

丹頂鶴潛在(不考慮生境破碎化)生境適宜性現(xiàn)狀表明，大面積發(fā)育良好的蘆葦沼澤構(gòu)成了丹頂鶴的核心生境，并成為整個生境的主體，遠(yuǎn)高于次適宜生境和邊緣生境所占比例。因此，遼河三角洲濱海濕地具有得天獨(dú)厚的條件和潛力使其成為丹頂鶴理想的繁殖、棲息地。模擬結(jié)果顯示，通過濕地生境調(diào)整措施，丹頂鶴的潛在核心生境斑塊增加了(原灘涂部位)，核心生境所占面積比例進(jìn)一步得到顯著提高(接近60%)。同時，非適宜生境及邊緣生境均顯著減少，這表明不僅農(nóng)業(yè)開發(fā)、建成區(qū)擴(kuò)展所占用的丹頂鶴生境已被灘涂葦田開發(fā)新產(chǎn)生的高質(zhì)量的核心生境所補(bǔ)償，而且原來的部分次級及邊緣生境也被某些生境管理措施(如通過控制水位將深積水葦田轉(zhuǎn)變?yōu)闇\積水葦田)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)的核心生境。

3.2.2 生境破碎化對丹頂鶴生境的影響

從丹頂鶴生境適宜性現(xiàn)狀看，盡管近年來大規(guī)模的農(nóng)業(yè)開發(fā)特別是大洼小三角洲農(nóng)業(yè)開發(fā)(雙臺河口東岸)已導(dǎo)致大面積蘆葦濕地的消失，但由于當(dāng)?shù)厝攬龅墓芾砗徒?jīng)營，總體而言，仍有相當(dāng)面積的蘆葦沼澤，據(jù)估計至少應(yīng)能容納76對丹頂鶴繁殖。根據(jù)野外調(diào)查資料，丹頂鶴繁殖數(shù)量最多的1991年也僅30多對，除了丹頂鶴個體遷徙歷史等因素外，胡遠(yuǎn)滿［5］認(rèn)為主要是生境破碎化的影響。為進(jìn)一步確定生境破碎化因素對丹頂鶴生境的影響，以及生境管理措施對其生境破碎化優(yōu)化的效果，通過LEDESS模型模擬生境破碎化對丹頂鶴生境的影響。

模擬結(jié)果表明:生境破碎化造成丹頂鶴生境損失、生境質(zhì)量下降十分顯著。以現(xiàn)狀為例，生境破碎化使適宜生境面積大幅度減少，核心生境面積從38 464 hm2劇減為5 414 hm2，同時生境破碎化產(chǎn)生的不適宜生境高達(dá)23 220 hm2，邊緣生境也明顯增加。可見，本區(qū)生境破碎化對丹頂鶴生境的影響是非常嚴(yán)重的，這一方面是由于油田開采、農(nóng)業(yè)開發(fā)導(dǎo)致的道路、油井等破碎化因素的增加，另一方面是由于丹頂鶴，特別是其繁殖個體對這些生境破碎化因素極其敏感。對于生境調(diào)整而言，生境破碎化的影響仍較明顯，核心生境的相當(dāng)部分也轉(zhuǎn)變?yōu)榱朔沁m宜生境或次適宜生境及邊緣生境。但由于采取一些輔助生境管理措施(如對敏感區(qū)道路重新規(guī)劃等)，生境破碎化的影響已有所減小，如破碎化產(chǎn)生的非適宜生境與現(xiàn)狀相比減少了4 333 hm2，加之灘涂葦田開發(fā)等生境調(diào)整措施補(bǔ)償?shù)母哔|(zhì)量葦田，使生境破碎化后的有效核心生境面積與現(xiàn)狀相比有了大幅度提高，同時次適宜生境和非適宜生境都有所減少。因此，可以認(rèn)為，通過濕地調(diào)整措施不僅在面積上彌補(bǔ)了蘆葦濕地的損失，而且總體上提高了丹頂鶴生境的質(zhì)量。

4 結(jié)論與討論

用LEDESS模型對現(xiàn)狀及生境調(diào)整預(yù)案導(dǎo)致的生態(tài)后果進(jìn)行的模擬，可以評價景觀預(yù)案對保護(hù)物種丹頂鶴生境適宜性的影響。結(jié)果表明:(1)遼河三角洲濕地油田開發(fā)、建成區(qū)擴(kuò)展等人為活動導(dǎo)致的生境破碎化是影響瀕危水禽丹頂鶴生境適宜性的主要因素;(2)在大規(guī)模農(nóng)業(yè)開發(fā)背景下，生境調(diào)整預(yù)案通過濕地調(diào)整和補(bǔ)償措施使保護(hù)物種丹頂鶴的生境質(zhì)量有明顯提高，但濕地調(diào)整涉及的工程投資顯然較大。本文的預(yù)案中包含了部分的假設(shè)(如關(guān)于物種行為學(xué)的一些特征)，有關(guān)濕地、植被組成的信息也不夠詳細(xì)，因此模型模擬及評價的結(jié)果不宜視為對未來精確的預(yù)測。但為大規(guī)模經(jīng)濟(jì)開發(fā)同時兼顧自然保護(hù)利益的可能性，還是提供了一套合理決策與評價的方法。

［1］李曉文，肖篤寧，胡遠(yuǎn)滿.遼河三角洲濱海濕地景觀規(guī)劃各預(yù)案對指示物種生境適宜性的影響［J］.生態(tài)學(xué)報，2001，21(4):550-560.

［2］張杰，趙振坤，李曉文.濕地恢復(fù)與生境改造的規(guī)劃設(shè)計——以武漢市郊漲渡湖為例［J］.資源科學(xué)，2005，27 (4):38-43.

［3］李曉文，趙振坤，羅菊春.漲渡湖濕地恢復(fù)與生境改造對水禽生境的影響［J］.資源科學(xué)，2005，27(6):23-27.

［4］趙長征，楊子旺.生境更新與調(diào)整策略在黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)濕地保護(hù)中的應(yīng)用［J］.山東林業(yè)科技，2004 (2):16-20.

［5］李曉文，胡遠(yuǎn)滿，肖篤寧.論自然保護(hù)與資源開發(fā)的策略［J］.生態(tài)學(xué)雜志，1999，18(5)∶45-51.