基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的珊瑚礁研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)

王 耕,常 暢,于小茜,徐惠民,3

1 遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,大連 116029 2 中國科學(xué)院南海海洋研究所,廣州 510301 3 欽州學(xué)院海洋學(xué)院,欽州 535011

文獻(xiàn)計(jì)量是一種基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的定量分析方法,它用科學(xué)文獻(xiàn)的外在特征作為研究對象,研究文獻(xiàn)的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律等,在此基礎(chǔ)上探討相關(guān)研究的特征和規(guī)律[1- 2],具有顯著的客觀性,定量化,模型化的宏觀研究優(yōu)勢,是一種成熟的文獻(xiàn)分析和信息挖掘方法[3- 5]。文獻(xiàn)計(jì)量最早提出于20世紀(jì)初期,該方法原本是圖書情報(bào)領(lǐng)域的常用統(tǒng)計(jì)方法,隨著各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的不斷發(fā)展,目前文獻(xiàn)計(jì)量被越來越多的學(xué)科應(yīng)用,以了解學(xué)科的研究狀況、熱點(diǎn)及研究趨勢[6]。如,Takn等[7]用該方法分析了《美國歷史評述》對歷史學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn),Tancoigne等[8]用該方法研究了農(nóng)業(yè)科學(xué)中的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的發(fā)展態(tài)勢。

珊瑚礁是在成百數(shù)千年的過程中由無數(shù)珊瑚蟲死亡之后的骨骼沉積而形成的。在珊瑚礁里,無數(shù)的生物生活在珊瑚礁環(huán)境中,它們構(gòu)成一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng),稱珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng),它被稱為海洋的熱帶雨林或熱帶海洋中的綠洲[9- 10]。珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)是全球初級生產(chǎn)量最高的生態(tài)系統(tǒng)之一,生物多樣性最為豐富,不僅為各種海洋生物提供了適宜的棲息地,還為人類提供食物、藥物資源,增加漁業(yè)和旅游業(yè)的收入,保護(hù)海岸免受波浪沖擊[11- 13]。然而近50年以來,由于全球氣候變化,海洋酸化和人類的不合理活動,導(dǎo)致全球珊瑚礁整體呈加速退化的趨勢[14]。1998年,由于全球氣溫升高,導(dǎo)致全球約16%的珊瑚礁破壞[15- 16]。2013年世界珊瑚礁大會報(bào)告稱亞洲珊瑚大三角地區(qū)85%的珊瑚礁正在受到過度開發(fā)、海洋污染和過度捕撈等人類不合理活動的威脅[17]。就個(gè)別地區(qū)而言,大堡礁珊瑚礁覆蓋率從1985年的28%大幅下降到2012年的13.8%；南海三亞鹿回頭岸礁覆蓋率從1960年的80%—90%下降到2009年的12%[18]。目前,我國南海已有70%的珊瑚完全退化,珊瑚礁荒漠化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,迫切需要全球的共同關(guān)注與保護(hù)。由此,為探求珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展,維護(hù)健康的珊瑚礁海岸關(guān)鍵區(qū),有必要對當(dāng)前的珊瑚研究進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

有關(guān)國際的研究,本文以WEB OF SCIENCE 數(shù)據(jù)庫中的WEB OF SCIENCETM核心合集為數(shù)據(jù)源,檢索文獻(xiàn)中含有“coral”,文獻(xiàn)類型為ARTICLE的文獻(xiàn),搜索年份限制在2017年之前(包含2017年),并在檢索結(jié)果中篩選出與生態(tài)環(huán)境相關(guān)的文獻(xiàn),最后得出9585條符合條件的結(jié)果。關(guān)于國內(nèi)的研究,本文采用中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)中主題為“珊瑚”并與生態(tài)環(huán)境有關(guān)的論文為數(shù)據(jù)源,(由于在CNKI中搜索的以“珊瑚”為主題的論文涉及到人文社會科學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程地質(zhì)等諸多領(lǐng)域,所以將論文限制在生態(tài)環(huán)境方面)搜索年份限制在2017年之前(包含2017年),篩選出共計(jì)730篇珊瑚相關(guān)文獻(xiàn)。

分別將已選的9585篇國際文獻(xiàn)題錄和730篇國內(nèi)文獻(xiàn)題錄導(dǎo)入Bibexcel中,導(dǎo)出文獻(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞,合并其中的近義詞、同義詞。國際文獻(xiàn)篩選出詞頻大于50的關(guān)鍵詞共計(jì)64個(gè),國內(nèi)文獻(xiàn)篩選出詞頻大于10的關(guān)鍵詞47個(gè)。利用Bibexcel將國際文獻(xiàn)中導(dǎo)出的64個(gè)高頻關(guān)鍵詞生成64×64的共詞矩陣,將國內(nèi)文獻(xiàn)中導(dǎo)出的47個(gè)高頻關(guān)鍵詞生成47×47的共詞矩陣,分別導(dǎo)入到Ucinet中生成 ##h文件,再用Netdraw做出國際與國內(nèi)珊瑚研究高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖完成共詞分析。分別將兩個(gè)共詞矩陣導(dǎo)入SPSS,分析得出系統(tǒng)聚類分析樹狀圖,對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果分析

2.1 珊瑚相關(guān)論文發(fā)文統(tǒng)計(jì)

在WEB OF SCIENCE數(shù)據(jù)庫中檢索的9585篇以“coral”為主題詞的文獻(xiàn)每年發(fā)布數(shù)量如圖1所示。由圖1可以看出,雖然個(gè)別年份有所回落,文獻(xiàn)數(shù)量整體上呈逐年上升趨勢。研究可以分為兩個(gè)階段,第一階段(1990年以前),文獻(xiàn)數(shù)量較少,珊瑚研究處于萌芽時(shí)期；第二階段(1991至今),珊瑚文獻(xiàn)開始驟增,這說明國際上針對于珊瑚的重視大致開始于此時(shí),推測是由于1991年冷戰(zhàn)結(jié)束,世界各國開始將目光投放在除軍事政治之外的領(lǐng)域,對海洋方面的研究有所傾向。

圖1 國際上有關(guān)珊瑚在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的論文各年份分布數(shù)目Fig.1 Number of articles about coral in ecological environment in each year in global

在CNKI中檢索的730篇主題為“珊瑚”并與生態(tài)環(huán)境有關(guān)的文獻(xiàn)每年發(fā)布數(shù)量如圖2所示。由圖2可以看出,隨著時(shí)間的推移,文獻(xiàn)的數(shù)量大體上呈上升趨勢,尤其自1994年以來文獻(xiàn)數(shù)量呈加速增長趨勢。有關(guān)珊瑚的研究大體可分為四個(gè)階段,第一階段(1959—1990年)初步探索階段,文獻(xiàn)數(shù)量不多,說明關(guān)于珊瑚在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的重要性還未引起太多專家學(xué)者的重視；第二階段(1991—2000年)發(fā)展萌芽階段,相比于第一階段,文獻(xiàn)數(shù)量有所增長,主要是由于《聯(lián)合國海洋法公約》于1994年末生效,我國加強(qiáng)了對海上天然資源的管理、污染處理,專家學(xué)者們開始重視,促使相關(guān)研究增加；第三階段(2001—2007年)波動增長階段,在這期間國家“十二五”計(jì)劃出臺了《國家海洋事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,強(qiáng)調(diào)了海洋事業(yè)的重要意義；第四階段(2008年至今)穩(wěn)步增長階段,這段時(shí)間推測是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人類活動頻繁,污染加重,以及旅游業(yè)的發(fā)展給沿海珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)帶來的直接壓力,導(dǎo)致珊瑚礁退化所造成的負(fù)面影響開始顯現(xiàn),專家學(xué)者們開始重視,研究數(shù)量增加。綜合來看國際和國內(nèi)的珊瑚研究均是從20世紀(jì)90年代開始走向成熟,但國內(nèi)要略遲于國際。圖2中2017年論文數(shù)量較少,推測是由于統(tǒng)計(jì)數(shù)量時(shí)一些論文還未發(fā)表造成的。

圖2 國內(nèi)有關(guān)珊瑚在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的論文各年份分布數(shù)目Fig.2 Number of articles about coral in ecological environment in each year in domestic

2.2 高頻關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞是對文章的高度概括和精煉,提煉出多篇文章中的高頻關(guān)鍵詞一定程度上可以代表該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[4,19]。利用Bibexcel將從WEB OF SCIENCE數(shù)據(jù)庫中提取高頻關(guān)鍵詞如表1和CNKI中提取的高頻關(guān)鍵詞如表2。根據(jù)表1可以看出國際上有關(guān)珊瑚的研究的出現(xiàn)最多的關(guān)鍵詞為coral reefs(珊瑚礁)和corals(珊瑚),其次是coral bleaching(珊瑚白化),climate change(氣候變化),recruitment(珊瑚幼蟲),Symbiodinium(共生藻)等。由此分析得出國際上珊瑚研究熱點(diǎn)是關(guān)于珊瑚礁的退化原因,比較側(cè)重珊瑚白化的研究；珊瑚白化對造礁能力的影響等。根據(jù)表2,可以看出在我國的珊瑚研究領(lǐng)域中,珊瑚礁是出現(xiàn)頻次最多的關(guān)鍵詞,是學(xué)科研究的核心,次核心關(guān)鍵詞為造礁珊瑚,造礁石珊瑚,珊瑚,潿洲島。由此可見國內(nèi)則更傾向于對造礁珊瑚研究,以尋求增加珊瑚礁覆蓋面積,從而改善海洋生態(tài)環(huán)境。透過這些高頻關(guān)鍵詞,可以看出國內(nèi)外針對于珊瑚的研究多集中在珊瑚礁上,這與當(dāng)前珊瑚礁的嚴(yán)重退化形勢息息相關(guān),無論是國內(nèi)還是國外珊瑚礁都是學(xué)者們的研究重點(diǎn)。

2.3 高頻關(guān)鍵詞的共現(xiàn)分析

共詞分析法是文獻(xiàn)計(jì)量方法的一種,通過對某個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的研究主題或方向的關(guān)鍵詞共同出現(xiàn)在同一篇文獻(xiàn)中的情況進(jìn)行分析,以此判斷該領(lǐng)域中各個(gè)方向或主題間的關(guān)系[20- 22]。該方法最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代中后期,目前廣泛應(yīng)用于多個(gè)研究領(lǐng)域,探索各領(lǐng)域或?qū)W科的研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn),探究其歷史發(fā)展脈絡(luò)[23]。將共詞分析法與社會網(wǎng)絡(luò)分析軟件結(jié)合,即可生成社會網(wǎng)絡(luò)分析圖,將共詞分析結(jié)果可視化,從而清晰地展示出某個(gè)研究領(lǐng)域中哪些關(guān)鍵詞常放在一起研究,共現(xiàn)次數(shù)越多,程度就越高,也就是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

表1 國際高頻關(guān)鍵詞及其詞出現(xiàn)頻次

本文利用Bibexcel軟件將國際文獻(xiàn)中提取的64個(gè)關(guān)鍵詞及其出現(xiàn)頻次得出64×64的共詞矩陣,國內(nèi)文獻(xiàn)提取的47個(gè)關(guān)鍵詞及詞頻生成47×47共詞矩陣,分別導(dǎo)入到Ucinet軟件中生成 ##h文件,再用Netdraw繪制出高頻詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖如圖3和圖4,完成共詞分析。網(wǎng)絡(luò)圖中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)關(guān)鍵詞,節(jié)點(diǎn)越大,說明該關(guān)鍵詞與其他詞共現(xiàn)的次數(shù)越多,節(jié)點(diǎn)間的連線表示兩詞的共現(xiàn)情況,線條越粗表示這兩詞之間共現(xiàn)次數(shù)越多[24]。節(jié)點(diǎn)小的,與節(jié)點(diǎn)連線較細(xì)的并不代表研究次數(shù)少,只能說明它與網(wǎng)絡(luò)視圖中的其他詞共現(xiàn)次數(shù)少。

表2 國內(nèi)高頻關(guān)鍵詞及其詞出現(xiàn)頻次

圖3 國際珊瑚研究高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖Fig.3 Co-occurance netview of key words from coral studies in global

通過圖3可以看出,coral reefs(珊瑚礁),corals(珊瑚),climate change(氣候變化),sedimentation(沉積),coral disease(珊瑚疾病)等詞所代表的節(jié)點(diǎn)較大,說明這幾個(gè)詞與其他關(guān)鍵詞共現(xiàn)次數(shù)多,一定程度上可以視為國際上珊瑚的研究熱點(diǎn)。64個(gè)關(guān)鍵詞之間關(guān)系緊密,各節(jié)點(diǎn)間的連線縱橫交錯(cuò),交織成網(wǎng)。雖然某些連線略粗于其他連線,但具體是代表哪兩詞的關(guān)系難以從圖上清晰地看出。

由于國際與國內(nèi)檢索到的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量相差懸殊,故高頻關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)次數(shù)相差較大,導(dǎo)致國內(nèi)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖中節(jié)點(diǎn)間連線的密度明顯小于國際。由圖4可以看出,生態(tài)系統(tǒng),熱帶海洋,漁業(yè)廳,岸礁等關(guān)鍵詞在珊瑚文獻(xiàn)中與其他關(guān)鍵詞共現(xiàn)的次數(shù)較多,但由于國內(nèi)的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量較少,共現(xiàn)次數(shù)多的關(guān)鍵詞不一定能準(zhǔn)確代表該研究領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。圖4中南海和珊瑚白化、熱帶海洋和氣候變化、氣候變化和全球變化、珊瑚礁和生態(tài)系統(tǒng)等,這些關(guān)鍵詞之間的連線較粗,也就是它們兩兩之間的共現(xiàn)次數(shù)較多,說明以它們兩兩為研究對象的文獻(xiàn)較多,兩詞在研究領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)系較緊密。

圖4 國內(nèi)珊瑚研究高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖Fig.4 Co-occurance netview of key words from coral studies in domestic

2.4 高頻關(guān)鍵詞的聚類分析

聚類分析也是文獻(xiàn)計(jì)量的常見方法,在統(tǒng)計(jì)學(xué)中是研究“物以類聚”問題的多元統(tǒng)計(jì)分析方法。聚類分析的基本思想是將每個(gè)關(guān)鍵詞看成一類,而后按照事先選定的方法計(jì)算聚類統(tǒng)計(jì)量,并把最近的兩類合并,然后重新計(jì)算每一類間的距離,繼續(xù)把距離最近的兩類合并[25- 26],如此重復(fù),直到最后各個(gè)關(guān)鍵詞都?xì)w為設(shè)定的類數(shù)中,從而判斷出關(guān)鍵詞之間的親疏關(guān)系[27]。分類結(jié)果中,同一類別內(nèi)部的個(gè)體有較大的相似性,而與不同類別中的個(gè)體相比則有一定的差異性。本文使用SPSS中的系統(tǒng)聚類分析,分別對國際文獻(xiàn)中提取的64個(gè)關(guān)鍵詞和國內(nèi)文獻(xiàn)中提取的47個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析,分別得出系統(tǒng)聚類樹狀圖如圖5和圖6,以及高頻關(guān)鍵詞別被分成四個(gè)群集如表3和表4。

表3 國際珊瑚研究關(guān)鍵詞聚類群體劃分

圖5 國際關(guān)鍵詞系統(tǒng)聚類分析樹狀圖Fig.5 Tree diagram of hierachical cluster analysis of key words in global

圖6 國內(nèi)關(guān)鍵詞系統(tǒng)聚類分析樹狀圖Fig.6 Tree diagram of hierachical cluster analysis of key words in domestic

通過對國際珊瑚研究關(guān)鍵詞的聚類群體劃分,由表3可以看出,群集1囊括了對國際珊瑚研究中的諸多方面,大多是一些針對特定地區(qū),或針對珊瑚的某些特殊品種的研究,如Great Barrier Reef(大堡礁),Indian Ocean(印度洋),Red Sea(紅海)等,Acropora(鹿角珊瑚),Porites(濱珊瑚)等。還涉及在珊瑚生長過程中的諸多影響因素,如algae(藻類),eutrophication(富營養(yǎng)化),sea surface temperature(海面溫度)等。群集2中涉及的主要是與珊瑚白化以及珊瑚共生藻相關(guān)的研究。珊瑚的共生藻——蟲黃藻與珊瑚的生長密切相關(guān),當(dāng)活體珊瑚由于溫度變化或污染等原因?qū)е孪x黃藻死亡或失去體內(nèi)的蟲黃藻,便會產(chǎn)生珊瑚白化[28- 31]。群集3中主要是對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的各類組分,環(huán)境因子的研究,如coral reef fishes(珊瑚礁魚類),ocean acidification(海洋酸化),temperature(溫度)等。群集4是針對于氣候變化對珊瑚礁影響的研究。近些年來氣候變化及一系列極端天氣帶來的影響愈加受到專家學(xué)者們的關(guān)注,海水的升溫和降溫,海平面的下降等都將對位于淺海的珊瑚礁產(chǎn)生負(fù)面影響。

通過對國內(nèi)珊瑚研究關(guān)鍵詞的聚類群體劃分,由表4可以看出,群集1主要研究珊瑚以及珊瑚礁構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)與海洋環(huán)境的關(guān)聯(lián)與影響。群集2主要研究海洋公園、海洋環(huán)保、旅游等人類活動對珊瑚和珊瑚礁的影響,尤其是對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的影響。我國南海處在熱帶海洋地區(qū),適合珊瑚生長,尤其是三亞鹿回頭、亞龍灣,廣西潿洲島和南沙、西沙群島是我國專家學(xué)者的主要研究對象。群集3 研究的是影響珊瑚的氣候因子,氣候變化會引起各種珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)中各種生物量的變化從而改變珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。群集4的研究包括全球變化和熱帶海洋,或者說是海平面變化對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的影響。

根據(jù)國際國內(nèi)的高頻關(guān)鍵詞聚類分析的四個(gè)群集,國內(nèi)外珊瑚研究有一定相似性。首先國內(nèi)外都有關(guān)于珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)和與珊瑚相關(guān)的環(huán)境因子的研究；都有關(guān)于氣候變化對珊瑚礁影響研究等。二者不同的是：國際著重研究珊瑚白化等使珊瑚礁退化的原因,而國內(nèi)更重視珊瑚礁造礁能力與人類活動對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的影響,由此看出,國際上對珊瑚的退化研究優(yōu)于國內(nèi),所以國內(nèi)在探究珊瑚造礁能力的同時(shí)還要借鑒國外,挖掘珊瑚退化的各種原因,從根本上解決珊瑚退化問題。

表4 國內(nèi)珊瑚研究關(guān)鍵詞聚類群體劃分

3 結(jié)論

(1)國際上對珊瑚的研究大致可以1991年為界分為兩個(gè)階段,1991年之后進(jìn)入成熟發(fā)展時(shí)期。國內(nèi)可分為4個(gè)階段：初步探索階段,發(fā)展萌芽階段,波動增長階段,穩(wěn)步增長階段。綜合來看,不論是國內(nèi)還是國外,研究數(shù)量都是自20世紀(jì)90年代底開始大體呈逐年上升趨勢,這與近些年來珊瑚礁退化,海洋生態(tài)環(huán)境惡化有關(guān)。

(2)國際上有關(guān)珊瑚的研究的出現(xiàn)最多的關(guān)鍵詞為coral reefs,corals,coral bleaching,climate change等,我國的珊瑚研究中出現(xiàn)頻次最多的關(guān)鍵詞為珊瑚礁,造礁珊瑚,造礁石珊瑚等,這說明國外對珊瑚的研究更傾向于探究珊瑚礁退化的原因,而國內(nèi)則以提高珊瑚礁的造礁能力為研究熱點(diǎn)。

(3)根據(jù)高頻關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖看出,國際研究中關(guān)鍵詞coral reefs,corals,climate change,sedimentation等詞所代表的節(jié)點(diǎn)較大說明它們與其他關(guān)鍵詞一起研究的次數(shù)較多,這些詞一定程度上也可視為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

(4)從國際國內(nèi)的高頻關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)果來看,國際著重研究珊瑚白化等使珊瑚礁退化的原因,而國內(nèi)更重視珊瑚礁造礁能力與氣候變化和人類活動對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的影響。國際上對珊瑚的退化的研究優(yōu)于國內(nèi),所以國內(nèi)在以后的研究中應(yīng)增加對珊瑚退化問題的研究,從源頭上解決退化問題。

綜上所述,珊瑚礁是目前國內(nèi)外的有關(guān)珊瑚在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的研究的重點(diǎn),但國內(nèi)外的研究各有側(cè)重,國外對珊瑚的研究以珊瑚礁退化為研究熱點(diǎn),而國內(nèi)則以提高珊瑚礁的造礁能力為研究熱點(diǎn)。這也折射出當(dāng)前全世界珊瑚礁形勢不容樂觀,各種自然因素和人為因素在推動著珊瑚礁的退化,珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)亟待修復(fù),因此,國內(nèi)外未來的研究會傾向于珊瑚修復(fù)或幫助珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)自行恢復(fù)。本文存在的不足：由于資源有限,國際文獻(xiàn)尚未收集到1989年之前的相關(guān)文獻(xiàn),導(dǎo)致分析不夠全面。本文從CNKI上搜索“珊瑚”為主題的文獻(xiàn),由于CNKI不能準(zhǔn)確地篩選出生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的文獻(xiàn),所以采用手動篩選,可能會有漏選或錯(cuò)選,使篩選結(jié)果不夠準(zhǔn)確。