自然保護區(qū)景觀結構設計與物種保護

1、自然保護區(qū)景觀結構設計與物種保護 提 要 以臥龍自然保護區(qū)大熊貓保護為實例,提出了自然保護區(qū)中景觀結構設計的一些基本原則和方法。認為在進行景觀要素設計之前,應先進行景觀適宜性評價,之后進行核心斑塊、緩沖區(qū)和廊道的設計。核心斑塊:不僅要考慮斑塊的景觀適宜性,而且斑塊的面積應能維持一定物種數(shù)量;緩沖區(qū):在考慮距離對目標物種影響的同時,還應考慮緩沖區(qū)的范圍應該覆蓋所有的核心斑塊;廊道:需要辨識兩種情況,其一是對現(xiàn)存生境廊道的保護,為了避免不同核心斑塊被隔離,必須嚴格保護現(xiàn)存的生境廊道。其二是對潛在生境廊道的建設,在條件允許時,通過植被重建,建立適宜的生境廊道。 關鍵詞 自然保護區(qū);景觀結構設計;核心

2、區(qū);緩沖區(qū);廊道;物種保護 中圖分類號 S759.9;P901 文獻標識碼 A 文章編號 1000-3037(2000)02-0164-06 隨著人類活動的不斷加強和經(jīng)濟活動范圍的擴大,全球范圍內適宜于生物生存的棲息地在不斷減少1-3。建立合理的自然保護區(qū)成為保護生物多樣性和稀有物種的有效手段之一,然而若自然保護區(qū)建立的不適當,將可能降低不同自然種群之間的基因交流,其結果是加速了物種的退化和滅絕1、3、4。在建立自然保護區(qū)時,不僅要考慮碎裂種群的生存能力,而且還要從整體上考慮不同種群及其棲息地在空間上的分布和相互聯(lián)系,包括結構上和功能上兩個方面5-8。隨著自然棲息地的減少和破碎化,生物多樣性保

3、護受到嚴重威脅2、8,建立自然保護區(qū)、保護瀕危物種具有重要意義。一般認為,一個完善的自然保護區(qū)包括核心區(qū)、緩沖區(qū)、實驗區(qū)和研究區(qū)。如何從物種保護角度,研究核心區(qū)、緩沖區(qū)、實驗區(qū)以及廊道的設計具有實際意義。景觀設計是在一定尺度上對資源的再分配,通過研究景觀格局對生態(tài)過程的影響,在景觀分析、綜合評價的基礎上,提出景觀資源合理利用的方案 9。景觀生態(tài)建設與景觀結構設計在生物多樣性保護中具有重要作用10、11。 1 自然保護區(qū)景觀結構設計的基本原則 為了更準確地設計核心保護區(qū)、緩沖區(qū)和廊道,我們認為,除了了解物種的空間分布外,研究景觀的適宜性成為景觀設計的基礎。在自然保護區(qū)功能區(qū)設計時應考慮以下基本原

4、則: 1.1 生物保護優(yōu)先原則 在景觀結構設計時,如核心斑塊、緩沖區(qū)和生境廊道,必須首先考慮目標物種的生態(tài)特性和種群最小生存能力,根據(jù)生物物種對自然環(huán)境的需求進行景觀結構設計,不僅要求每一個景觀要素必須有利于物種的保護,而且還要求從景觀尺度上有利于目標種群的保護。 1.2 微觀與宏觀相結合的原則 對某一碎裂種群的保護,往往從局部的生存環(huán)境考慮,設計適宜的保護區(qū),與此同時,人為地將它與外界隔絕1、3。為了從長遠角度考慮整個種群的保護,必須從宏觀上研究不同碎裂種群之間的相互聯(lián)系和保護,如建立合理的緩沖區(qū)和生境廊道等,在加強不同棲息地之間的聯(lián)系的同時,促進生物種群之間基因交流,提高物種多樣性。 1.

5、3 綜合性原則 影響生物生存的景觀因子十分復雜,在自然保護區(qū)景觀結構設計時,不能僅僅考慮某一個或某幾個景觀因子,不同景觀因子的空間組合將直接影響景觀對物種的生存。因此在進行景觀結構設計時,要考慮所有影響物種生存的景觀因子,在景觀適宜性評價的基礎上,設計合理的核心區(qū)、緩沖區(qū)和生境廊道。自然保護區(qū)景觀結構設計的流程可以用圖 1 表示。 圖 1 自然保護區(qū)景觀結構設計流程 Fig.1 Flowchart of landscape structure design for nature reserve 2 景觀適宜性評價 景觀適宜性評價就是根據(jù)不同景觀因子相對于目標物種的重要性(影響程度),確定不同景

6、觀因子對目標物種的權重,在此基礎上,評價各種景觀因子在空間上組合對物種的景觀適宜性。下面我們以臥龍自然保護區(qū)大熊貓的保護為例,詳細說明景觀適宜性評價的方法和過程。 臥龍自然保護區(qū) 2000km2 多,約有 140 只大熊貓,目前是我國大熊貓自然保護區(qū)中最大的一個。該保護區(qū)位于四川省的汶川縣,地理位置在 1025210324E 和 30453120N 之間,屬于四川盆地的西緣山地,整個地勢從西向東降低。最高處 6250m,最低處 1150m。該區(qū)年均氣溫 8.5,年均降水量約 890mm,無霜期 180200d 左右。除了食物來源竹類分布對大熊貓的影響比較突出外,海拔高度和地形坡度也是重要的影響

7、因子12,此外,人類活動對大熊貓的生存也有顯著影響。在此,我們主要選取了食物來源、海拔高度和坡度進行景觀適宜性評價。食物來源。一般認為,竹類的空間分布和豐富程度將直接影響大熊貓的生存。在臥龍自然保護區(qū),大熊貓的主要可食竹類有冷箭竹、拐棍竹、華西箭竹、大箭竹、油竹、白夾竹和水竹等。研究發(fā)現(xiàn),大熊貓最喜歡取食冷箭竹和拐棍竹,其它竹類次之12。由此可以根據(jù)大熊貓對不同竹類的喜愛程度,進行權重賦值(表 1)。海拔高度。隨著海拔高度的增加,限制了大熊貓的活動范圍和覓食能力。通常大熊貓在 14003600m 范圍內活動,但不同海拔高度范圍內出現(xiàn)的頻率明顯不同,反映出高度變化對大熊貓的影響12。由此可以認為

8、,大熊貓出現(xiàn)頻率較高的地段是最適合于大熊貓活動和生存的地方,大熊貓出現(xiàn)頻率較低的地段景觀適宜性較差。根據(jù)海拔高度對大熊貓的適宜程度可以進行權重賦值(表 1)。地形坡度。據(jù)野外調查,大熊貓一般喜歡在坡度小于 20的地方活動和覓食。在臥龍自然保護區(qū),約有 63% 的大熊貓活動在坡度小于 20以下地區(qū),25% 的大熊貓在坡度 2030地區(qū)活動,僅有 12% 的大熊貓活動在坡度 30以上地區(qū)12。由此可以認為,20以下的地區(qū)最有利于大熊貓的生存,而 2030的地區(qū)次之,3040的地區(qū)再次之。當?shù)匦纹露冗_到 40以上時,將不再適宜大熊貓生存,由此可以進行權重賦值(表 1)。 表 1 不同景觀因子權重賦值

9、(mg/kg) Table 1 Weight assigned to different landscape factors 分級 高程 (m) 地形坡度 () 食物來源 權重賦值 (ui) 級 2000-3000 5000 40 無竹類地區(qū) 0.000 在上述權重賦值的基礎上,我們利用下式計算景觀適宜性指數(shù): 式中,S 表示不同景觀單元針對大熊貓的景觀適宜性指數(shù),n 取 3,表示食物、海拔高度和地形坡度三大影響因子;ui 表示不同景觀因子的權重。通過 GIS,首先將該區(qū) 110 萬地形圖輸入計算機中建立 DEM 模型,依據(jù)上述分級指標(表 1)派生出地形高度分級圖和坡度分級圖13,同時將該區(qū)

10、 150 萬竹類分布圖輸入計算機。根據(jù)表 1,對上述 3 種景觀因子類型圖進行再分類,產生大熊貓各因子的權重評價圖。利用公式 (1) 計算景觀適宜性指數(shù),評價結果見表 2 和圖 2。 表 2 臥龍自然保護區(qū)大熊貓景觀適宜性評價 Table 2 Landscape suitability assessment for Giant Panda in Wolong Nature Reserve 景觀適宜性分級 面積統(tǒng)計 (km2) 占總面積的百分比 (%) 適宜性評價 代碼 1 90.36 4.47 最適宜 S1 0.51 226.42 11.19 適宜 S2 0.30.5(含 0.30) 286.

11、09 14.13 中等適宜 S3 00.3(0.3、0 除外) 183.93 9.10 勉強適宜 S4 0 1236.51 61.11 不適宜 S5 圖 2 臥龍自然保護區(qū)大熊貓景觀適宜性評價 Fig.2 Landscape suitability assessment for Giant Panda in Wolong Nature Reserve 3 臥龍自然保護區(qū)景觀結構設計與大熊貓保護 3.1 核心保護區(qū)設計 通常,大型斑塊比小型斑塊內有更多的物種,能提高碎裂種群的存活率,也有利于維持和保護基因的多樣性,而小型斑塊則不利于斑塊內部物種的生存和物種多樣性的保護9、14。然而對于具體物種而言,即使有較大的保護區(qū),倘若景觀適宜性較差,也將不利于物種的保護。臥龍自然保護區(qū)就是一個實例,總面積 2000km2 多,但最適宜和適宜大熊貓生存的面積只有 300km2 多,且處于十分破碎狀態(tài)。在核心斑塊設計時,不僅要考慮核心斑塊的大小,還需考慮核心區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量。因此,核心斑塊的設計應滿足以下兩個主要條件:一是斑塊的景觀適宜性較好(為適宜級以上);二是每一個斑塊應具有足夠