斑塊—廊道—基質模式在生物多樣性保護中的應用

摘 要：生物多樣性是人類生存的重要基礎，也是生態文明建設不可或缺的一部分。隨著人類活動的增加，生物多樣性正面臨嚴重威脅，人們開始逐漸關注這一問題。自然保護地與人類的健康息息相關，新發展階段人們對保護空間建設提出了更高要求。以秦皇島自然保護區為例，旨在深入探討斑塊—廊道—基質模式在生物多樣性保護中的應用。通過對斑塊、廊道和基質的特征、相互關系及其在生態系統中的作用進行綜合分析，為制定有效的生物多樣性保護策略和管理實踐提供科學依據。

關鍵詞：景觀生態學；生物多樣性；景觀連接度；斑塊—廊道—基質模式

中圖分類號：TU985.12 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）07–00-03

生物多樣性是人類賴以生存的條件，是經濟社會可持續發展的基礎。而生物多樣性保護的實施，能夠削弱不良氣候環境的影響，進而對全球生物多樣性以至于全球氣候產生正面作用。運用斑塊—廊道—基質模式，對秦皇島市的自然保護地生物多樣性保護進行規劃，減緩或恢復城市化帶來的生物多樣性的喪失，實現人與自然和諧共處，為生物多樣性的保護及自然資源的可持續發展提供科學依據。

1 相關概述

1.1 景觀生態學

作為生態學的重要分支之一，景觀生態學專注于深入探究自然和人類活動相互作用的生態系統[1]。景觀生態學致力于提供一個綜合性的視角，將自然環境與人類活動視為一個整體，并尋求平衡和可持續的解決方案。通過對空間結構、功能和各要素之間關系的綜合考察，為保護生物多樣性提供了關鍵的理論和實踐基礎。

1.2 生物多樣性

生物多樣性是指在一個特定地理區域內，生物種類的多樣性、個體分布的均勻性、生態系統的種類豐富度和生物群落的復雜性。這包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態系統多樣性等方面。它在維持生態平衡、提供生態服務和促進科學研究等方面都具有至關重要的價值。

1.3 斑塊—廊道—基質模式

斑塊—廊道—基質（Patch-Corridor-Matrix）模式是描繪景觀空間結構的關鍵模型，也是解析景觀空間異質性的核心模型[2]。斑塊是相對獨立的生態單元，廊道則是連接這些斑塊的線性結構，而基質構成了這些斑塊和廊道之間的非生物部分。這一模式為理解生物多樣性的空間分布和動態變化提供了強有力的工具。

1.4 景觀連接度

景觀連接度的衡量指標是綠色空間體系中不同生境斑塊間的距離呈現出的數值區間，稱為景觀連接度距離閾值（Landscape Connectivity Distance Threshold）[3]。

對某一城市綠色空間體系而言，其適宜距離閾值應綜合其空間尺度、空間結構和物種擴散運動能力3個方面進行確定。

2 斑塊在生物多樣性保護中的應用

2.1 斑塊的定義與特征

在景觀生態學中，斑塊是指相對較小、相對獨立的生態單元，具有明確的邊界和特定的生態特征。斑塊可以是森林、湖泊、草地等自然或人為形成的生態系統[4]。

2.2 斑塊對生物多樣性的影響

斑塊的存在促進了不同物種的繁衍和生存。不同類型的斑塊為各種生物提供了不同類型的生態位和棲息地。例如，濕地斑塊提供了適合水生物種生存的環境，森林斑塊則適合樹木和陸地動物。由于斑塊之間存在差異，不同斑塊提供了不同的生態環境，各種物種因此在適應不同環境的過程中形成了相對獨特的生態位，從而增加了生態系統的物種豐富度。

斑塊的存在和獨立性有助于維持基因流動的平衡。由于斑塊之間的相對獨立性，阻礙了基因的過度流動，從而維持了不同種群的基因多樣性。斑塊內部的生物種群可以通過基因交流和自然選擇等過程，促進基因突變和適應性進化，從而增加遺傳多樣性。

2.3 保護和恢復斑塊的策略與實踐

第一，設立自然保護區。合理設計和管理自然保護區，確保其涵蓋各類重要生態系統，并實施有效的監測和保護措施。第二，利用生態恢復工程，修復受損或破碎的斑塊，以增強其生態功能。通過引入瀕危物種、恢復植被等方式，可以有效地恢復斑塊的生態系統。第三，科學、合理地規劃土地利用，通過合理規劃農業、城市擴展等活動，減少對斑塊的破壞，持續維護生物多樣性。

3 廊道在生物多樣性保護中的應用

3.1 廊道的定義與功能

廊道是指不同于兩側基質的狹長地帶。既有通道的功能，也有阻隔的效果，如河流、森林走廊、植被帶等。作為連接各個斑塊的橋梁，廊道起到了至關重要的作用[5]。它不僅會影響不同斑塊之間的連通性，還會顯著影響斑塊間物種、營養物質和基因的交換。其功能不僅限于提供通道，還包括維護生態平衡、促進物種遷移、緩解環境壓力等，在景觀中發揮著重要作用。

3.2 廊道對生物多樣性的影響

廊道的存在促使不同生境之間形成通道，便于物種遷移。這對野生動植物在變化的環境中尋找新的生境、尋找配偶、逃避天敵等方面具有積極意義。通過物種遷移，廊道有助于保持生態系統內的動態平衡。廊道不僅增強了不同斑塊之間的連接性，還促進了物種在斑塊之間的遷移和基因交流。

人類活動對生態系統產生的影響往往表現為城市擴張、林業用地的變化等。廊道的存在可以緩解這些人類活動對生物多樣性的直接干擾，為物種活動提供一定的緩沖空間，幫助生物適應人類活動的影響。

廊道在維護生態系統完整性方面起到重要作用。通過將不同斑塊連接起來，廊道有助于維持生態系統的全面性，使得各個生態組件之間能夠更好地互動和協同演化。

3.3 建設生態廊道的策略與實踐

首先，需要科學、合理地規劃與建設，規劃應充分考慮地理、氣候、生態系統類型等因素，確保生態廊道能夠有效連接各個重要斑塊，提供通暢的動植物遷移通道。其次，廊道的管理和維護，對已建成的廊道進行有效管理和維護是保證其長期功能的關鍵，這包括定期修剪植被、監測動植物遷移情況、處理人為干擾等方面。制定科學的管理計劃，確保廊道的持續穩定運行。最后，提高公眾參與度。通過公眾教育，增強社會對廊道建設的理解和支持，同時提高公眾對生物多樣性保護的認知，有助于推動生態走廊建設取得更好的成果。

4 基質在生物多樣性保護中的應用

4.1 基質的定義與特征

基質是指斑塊和廊道之間的非生物部分，是景觀中連接和支持各個生態斑塊的重要組成部分[6-9]。其特征包括土壤類型、地形、水資源分布等環境因素，對于生態系統的穩定和功能維持具有至關重要的作用。

4.2 基質對生物多樣性的影響

基質為生態系統提供了基礎結構，直接影響著各種生物在該區域內的生存和繁衍。合適的基質有助于形成適宜生態系統運行的環境，從而維持物種多樣性。

基質對水、能量和營養物質的流動起著調節作用。通過影響這些生態流，基質在整個景觀中傳遞生態過程，維持了生物多樣性的動態平衡。

基質的穩定性對整個景觀的穩定性有著直接的影響。它可以減緩風蝕、維持土壤穩定、減少自然災害等，有助于提供相對穩定的生態環境，為生物提供持久的棲息地。

4.3 利用和改善基質的策略

第一，在農業和土地利用方面實現可持續發展。通過采用保持耕地覆蓋、輪作和梯田等農業措施，減緩土壤侵蝕，提高基質的質量。第二，合理利用和保護水資源。科學、合理的水資源管理，包括河流濕地的保護、水源地的保護等，有助于維護基質的濕度和水質，為生物提供適宜的生存環境。第三，加強對基質污染的防治和生態修復。基質污染是影響基質質量的重要因素。防治基質污染需要加強對工業廢棄物、農業排放等的管理和控制。同時，可以通過實施基質生態修復工程，恢復受損基質的生態功能[10-11]。

5 研究區域與方法

5.1 區域概況

選取秦皇島市的自然保護地為研究對象進行分析。

秦皇島位于河北省東北部，總面積7 812.4 km2，海拔200～1 000 m。在地形構成中，海拔50 m以下的平原和海濱低山占19.1%，丘陵地帶占20.6%，中、低山區域則占60.3%。此外，秦皇島還擁有14個近海島嶼，濱海地區擁有豐富的森林資源，為這片土地增添了獨特的生態魅力。截至2022年，秦皇島市已建立起包括山岳、森林、濕地、海洋和地質等類型、功能豐富的15個自然保護地，總面積9.85萬 hm2。在市委、市政府的高度重視和強力推動下，秦皇島市自然保護地體系于2019年底得以建立。該體系涵蓋秦皇島全市的自然保護區、風景名勝區、地質公園、海洋公園、森林公園和濕地公園，實現了統一管理。這一舉措不僅加強了對自然資源的保護，還提高了管理效率和資源利用水平，為秦皇島市的生態環境保護和可持續發展奠定了堅實基礎。

5.2 研究方法與數據來源

綜合運用生態學、地理信息系統（Geographic infor-mation system GIS）、遙感技術等多學科方法，對斑塊、廊道、基質進行系統觀測和量化分析。應用GIS技術，分析秦皇島市自然保護區內的生境質量及其生物多樣性格局分布情況。結果顯示：（1）自然保護地區域占秦皇島市面積約4.25%，其中大部分位于濕地與濱海灘地，小部分位于山區林地，整體性較強；（2）動物潛在活動區域主要分布在河流與水面周圍，小部分棲息地并沒有被保護區覆蓋，連通性較差。

5.3 改進建議

根據秦皇島市自然保護地分布圖得出，秦皇島北戴河國家級風景名勝區面積最大，連通性較強，總面積332 km2，地跨青龍縣、撫寧縣、山海關區、北戴河區與北戴河新區5個區域。但其他各類自然保護地距離較遠、分布較散。應根據物種遷移途徑及遷徙距離，建立不同面積的小保護區域、生態廊道或生態踏腳石。分級保護與管理秦皇島市保護地，對整體較強有重要作用的保護地區域，如北戴河國家級海洋自然公園、河北青龍湖國家濕地自然公園，今后持續保證核心區域保護質量，禁止漁業違法開發。渤海省級森林自然公園、青龍都山省級自然保護區內，森林基質占主要面積，管理時應有效控制林火與病蟲害。南山省級森林公園、一渠百庫國家濕地自然公園，這些保護區中間大多缺少森林斑塊，因此，在適宜的地方進行植樹造林顯得尤為重要。

除經營和管理具有一定規模的林地塊外，還應重視鄉村人居林的建設與保護工作。通過結合林水、林路等模式，構建起連接各小型林地塊的廊道，從而形成規模可觀的林地斑塊網絡。這將極大地提升各組分之間的景觀連接度。此外，對于面積較小但連接度較高的斑塊，應給予特別的保護關注，并在條件允許的情況下，盡可能擴大其斑塊面積，以確保其生態功能和穩定性的持續提升。在整體規劃中，應充分考慮生態廊道的規劃設計，根據城市的自然條件、地形地貌、氣候特點等因素進行科學、合理的規劃布局。同時，應重視生態廊道的景觀設計及其文化內涵，以確保生態廊道發揮生態作用、并成為具有特色的城市景觀。

生物多樣性保護需要一體化的管理策略，不僅關注斑塊的大小和質量，還需注意廊道的設計和基質的質量。這需要政府、科研機構和社會各界的合作，采用綜合性的規劃和管理方式。土地利用的可持續發展是關鍵。通過推動農業現代化，實施可持續的土地管理，減少對斑塊的破壞，有助于保護和維護生物多樣性。加強公眾對生物多樣性保護的認識，增強環保意識，通過教育活動使社會大眾更加積極地參與生態保護工作。

6 結束語

盡管我國已經制定自然保護區標準來限制保護區內的人類活動，但在這些區域的邊緣地帶，仍存在人類活動。事實上，許多國家級自然保護區內都設有旅游開發項目，這無疑增加了人類對這些區域的干擾。研究顯示，在中國橫斷山脈的自然保護區內，從保護區內部到邊緣地帶，人類活動的威脅呈現出明顯的上升趨勢。2016年，國務院也指出，部分地區在自然保護區內盲目進行開發建設，這不僅破壞了生態系統，還嚴重損害了自然保護區的生態功能和價值。此外，一些保護區內還分布著村鎮、農田和工礦企業，這些因素都在一定程度上阻礙了自然保護區的健康發展。因此，相關部門必須加強監管，確保人類活動不會對自然保護區造成更大的破壞。作為景觀生態學的理論框架，斑塊—廊道—基質模式在生物多樣性保護工作中發揮著關鍵作用。斑塊提供了多樣的生態位和棲息地，廊道促進了物種遷移和生態過程的連續性，基質則維持了整個生態系統的基礎結構和穩定性。研究案例表明，在實際的生物多樣性保護實踐中，成功的案例往往是綜合運用斑塊、廊道、基質的管理策略。斑塊—廊道—基質模式有助于保護城市生態環境，減少城市熱島效應、空氣污染和噪聲污染等環境問題。通過研究探討，可以更好地理解斑塊—廊道—基質模式在生物多樣性保護中的作用，為未來的生態保護實踐和研究提供有益的參考。

參考文獻

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