《景觀設計學》專題------生物多樣性保護

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1、《景觀設計學》專題生物多樣性保護 生物多樣性保護 生物多樣性(biodiversity)是指一定范圍內多種多樣活的有機體(動物、植物、微生物有規(guī)律地結合所構成穩(wěn)定的生態(tài)綜合體。 生物多樣性保護的三層含義 (1) 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； (2) 物種多樣性，即生命機體的變化和多樣化； (3) 生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，而棲息地、生物群落和生物圈內生態(tài)過程的多樣化生物多樣性保護的層次 (1) 景觀或生態(tài)系統(tǒng)綜合體層次，(2)群落層次，(3)物種層次，(4)種群層次和(5)基因層次。生物多樣性保護兩種途徑 以物種為中心的途徑和以生態(tài)系統(tǒng)為中心

2、的途徑。前者強調瀕危物種本身的保護，而后者則強調景觀系統(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)基礎設施的保護，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) 以物種為出發(fā)點的景觀規(guī)劃途徑該規(guī)劃方法強調，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 性、運動規(guī)律和所有相關信息有充分的了解。以此為基礎來設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

3、單一物種保護為對象的景觀最佳格局的疊加與諧調。 這一途徑一般可分為下列五個步驟： (1) 根據(jù)物種的重要性，選擇目前的或潛在的保護對象。 (2) 收集關于保護對象的信息，包括查閱文獻，明確適合于每一保護對象的最佳景觀結構。 (3) 匯總和比較所有保護對象對景觀的需要。 (4) 修改保護物種清單以取得保護的諧調與一致性。 (5) 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于物種及其相關聯(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)劃師和生物學家都無法解決的問題，即什

4、么物種應優(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： (1) 目前的稀有、特有性，受威脅狀態(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作為首選的保護對象。往往被作為首選對象。 (2) 物種在生態(tài)系統(tǒng)及群落中的地位。保護對象應對維護整體生態(tài)平衡有關鍵作用。 (3) 物種的進化意義。一種雜草可能本身很不起眼，在群落內也表現(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。 (2) 以景觀元素保護為出發(fā)點的途徑這一途徑并不基于對單一物種的深入研究來作景觀規(guī)劃，而是

5、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，異質性和景觀的動態(tài)變化來進行規(guī)劃設計。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)的復雜系列的局部和片段。因此，以景觀元素為核心的整體規(guī)劃途徑強調以下的步驟： (1) 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。

6、(2) 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)劃強調景觀的連結關系和格局設計。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，并在區(qū)域和大陸尺度上建立景觀保護體系。 (3) 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

7、格局，建立景觀保護基礎設施。包括在現(xiàn)有景觀格局基礎上，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)劃途徑的理論指導包括島嶼生物地理學和景觀生態(tài)學。景觀的連 續(xù)性、異質性、動態(tài)和飄移等是規(guī)劃著重考慮的景觀特性。 生物多樣性的喪失主要有以下六方面的原因： (1) 棲息地的消失；(2)棲息地(景觀)的破碎化；(3)外來種的入侵和疾病的擴散；(4)過度開發(fā)利用；(5)水、空氣和土壤的污染；和(6)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。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

8、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。 生物保護的景觀規(guī)劃途徑 (1) 建立絕對保護的棲息地核心區(qū)； (2) 建立緩沖區(qū)以減少外圍人為活動對核心區(qū)的干擾； (3) 在棲息地之間建立廊道； (4) 增加景觀的異質性； (5) 在關鍵性的部位引入或恢復鄉(xiāng)土景觀斑塊。 (1) 絕對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。 (2) 緩沖區(qū) 緩沖區(qū)(BufferZones)或過渡帶(TransitionZones)的功能是保護核

9、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。 (3) 建立廊道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(wǎng)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。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。根據(jù)這一功能，廊道的設計應與生

10、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。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： (1)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。 (2) 鄉(xiāng)土特性：構成廊道的植被本身應是鄉(xiāng)土植物。 (3) 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。 (4) 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，

11、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。 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。生物保護的普遍缺陷 (1)被動的途徑除少數(shù)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(wǎng)絡內運動。如果把生物對景觀的利用作為一個

12、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)安全格局概念的基本出發(fā)點之一(Yu1995a-c,1996a-b)。 (2) 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

13、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？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。確定生物廊道寬度時應該注意的問題 (1) 應使生態(tài)廊道足夠的寬以減少邊緣效應的影響，同時應該使內部生境盡可能的寬； (2) 根據(jù)可能使用生態(tài)廊道的最敏

14、感物種的需求來設置廊道寬度； (3) 盡量將最高質量的生境包括在生態(tài)廊道的邊界內； (4) 對于較窄且缺少內部生境的廊道來說，應該促進和維持植被的復雜性以增加覆蓋度及廊道的質量； (5) 除非廊道足夠的寬(比如超過1km),否則廊道應該每隔一段距離都有一個節(jié)點性的生境斑塊出現(xiàn)； (6) 廊道應該聯(lián)系和覆蓋盡可能多的環(huán)境梯度類型，也即生境的多樣性。 生物多樣性的形成生物進化的過程中，物種和物種之間、物種和無機環(huán)境之間共同進化，導致物種多樣性的形成。 生物多樣性的價值（1）直接價值：生物為人類提供了食物、纖維、建筑和家具材料及其他工業(yè)原料。生物多樣性還有美學價值，可以陶冶人們的情操，美

15、化人們的生活。如果大千世界里沒有色彩紛呈的植物和神態(tài)各異的動物，人們的旅游和休憩也就索然寡味了。正是雄偉秀麗的名山大川與五顏六色的花鳥魚蟲相配合，才構成令人賞心悅目、流連忘返的美景。另外，生物多樣性還能激發(fā)人們文學藝術創(chuàng)作的靈感。 （2）間接使用價值：間接使用價值指生物多樣性具有重要的生態(tài)功能。無論哪一種生態(tài)系統(tǒng)，野生生物都是其中不可缺少的組成成分。在生態(tài)系統(tǒng)中，野生生物之間具有相互依存和相互制約的關系，它們共同維系著生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。野生生物一旦減少了，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就要遭到破壞，人類的生存環(huán)境也就要受到影響。①非消費性使用價值：保護生物資源可以為人類社會帶來日益增長的利益，這種效益

16、因地域和物種的不同而各不相同。大致可歸納為以下幾個方面：*光合作用固定太陽能，使光能經綠色植物進入食物鏈，從而給可收獲物種提供維持系統(tǒng)。*生態(tài)系統(tǒng)的功能包括傳粉、基因流動、異花授精的繁殖功能、維持環(huán)境的效力和對經濟物種獲取有益遺傳品質有影響的物種，保持進化過程，在生態(tài)系統(tǒng)中使競爭者之間保持永恒的張力。*污染物的吸收和分解，包括有機廢物、農藥以及空氣和水污染物的分解作用。*娛樂和生態(tài)旅游（recreationandecotourism）。指人們采用不同的方式利用生物資源開展娛樂活動。在不破壞自然環(huán)境的條件下進行旅游活動稱為生態(tài)旅游。*保護土壤：受自然植被覆蓋和凋落層保護的優(yōu)質土壤可保持肥力、防止

17、危險滑坡、保護海岸和河岸以及防止淤積作用對珊瑚礁、淡水和近海漁業(yè)的破壞。*調節(jié)氣候:生態(tài)系統(tǒng)對大氣候及局部氣候均有調節(jié)作用包括對溫度降水和氣流的影響*穩(wěn)定水文：在集水區(qū)內發(fā)育良好的植被具有調節(jié)逕流的作用。植物根系深入土壤使土壤對雨水更具有滲透性。有植被地段比裸地的徑流較為緩慢和均勻。一般在森林覆蓋地區(qū)雨季可減弱洪水干季在河流中仍有流水 ② 選擇價值：保護野生動植物資源，以盡可能多的基因，可以為農作物或家禽，家畜的育種提供更多的可供選擇的機會。 ③ 存在價值：有些物種，盡管其本身的直接價值很有限，但它的存在能為該地區(qū)人民帶來某種榮譽感或心理上的滿足。 ④ 科學價值：有些動植物物種在生物演化

18、歷史上處于十分重要的地位，對其開展研究有助于搞清生物演化的過程。如一些孑遺物種（銀杏） （3）潛在使用價值：就藥用來說，發(fā)展中國家人口的80%依賴植物或動物提供的傳統(tǒng)藥物，以保證基本的健康，西方醫(yī)藥中使用的藥物有40%含有最初在野生植物中發(fā)現(xiàn)的物質生物多樣性保護的意義生物多樣性是人類社會賴以生存和發(fā)展的基礎。我們的衣、食、住、行及物質文化生活的許多方面都與生物多樣性的維持密切相關。 （1）首先，生物多樣性為我們提供了食物、纖維、木材、藥材和多種工業(yè)原料。我們的食物全部來源于自然界，維持生物多樣性，我們的食物品種會不斷豐富。人民的生活質量會不斷提高，從溫飽型向小康型轉變。 （2）生物多樣性

19、還在保持土壤肥力、保證水質以及調節(jié)氣候等方面發(fā)揮了重要作用。黃河流域曾是我們中華民族的搖籃，在幾千年以前，那里還是一片十分富饒的土地。樹木林立，百花芬芳，各種野生動物四處出沒。但由于長期的戰(zhàn)爭及人類過度地開發(fā)利用，這里已變成生物多樣性十分貧乏的地區(qū)，到處是黃土荒坡，遇到刮風的天氣便是飛沙走石，沙漠化現(xiàn)象十分嚴重。近年來由于人工植樹，大搞"三北防護林"工程，生物多樣性得到了一定程度的恢復，沙漠化進程得到了抑制，森林覆蓋率逐年上升，環(huán)境不斷得到改善。 （3）生物多樣性在大氣層成分、地球表面溫度、地表沉積層氧化還原電位以及PH值等方面的調控方面發(fā)揮著重要作用。例如，現(xiàn)在地球大氣層中的氧氣含量為21%，供給我們自由呼吸，這主要應歸功于植物的光合作用。在地球早期的歷史中，大氣中氧氣的含量要低很多。據(jù)科學家估計，假如斷絕了植物的光合作用，那么大氣層中的氧氣，將會由于氧化反應在數(shù)千年內消耗殆盡。 （4）生物多樣性的維持，將有益于一些珍稀瀕危物種的保存。我們都知道，任何一個物種一旦滅絕，便永遠不可能再生。今天仍生存在我們地球上的物種，尤其是那些處于滅絕邊緣的瀕危物種，一旦消失了，那么人類將永遠喪失這些寶貴的生物資源。而保護生物多樣性，特別是保護瀕危物種，對于人類后代，對科學事業(yè)都具有重大的戰(zhàn)略意義。