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第三节
区域生态安全格局构建的空间布局

一、空间辨识

区域生态安全格局面向特定层次生态安全需求,是对保障区域自然生态过程和生态系统服务具有关键意义的点、线、面状要素的时空量序格局,是对景观生态学格局与过程互馈理论的实践应用 [77]3384 。生态安全格局作为对山水林田湖草生命共同体的重要保障,其深化了要素关联、过程耦合、功能协同的国土空间系统认知,不仅满足了国土空间生态保护修复的重大需求,还将进一步推动中国景观生态学向大尺度、多功能、可持续方向研究拓展。

区域生态安全格局构建离不开对关键生态要素(如节点、斑块、廊道乃至整体网络)的空间识别及其生境恢复与重建;通过构建区域生态安全格局,可以实现对特定生态过程的有效调控,从而保障生态系统功能及服务的充分发挥 [66]409

确定生态源地是生态安全格局构建过程中的基础工作。将对区域生态过程与功能起决定作用的,以及对区域生态安全具有重要意义或者担负重要辐射功能的生境斑块,识别为确保区域生态安全的关键地块,即确定生态源地。作为不同类型的生物物种、种族、群落居住地的生态系统,生态源地是物种维持以及扩展的源头,能够提供重要生态服务,具备连续且完整的景观格局特性,因此,确定生态源地能对生态系统退化等潜在问题进行预防 [78] 。相应地,生态源地的选取方法主要包括定性的生态系统结构判定,以及定量的生境重要性、景观连通性、生态敏感性等准则 [66]410

廊道,即生物的通道,是生态网络体系中对物质、能量与信息流动具有重要连通作用的,尤其是为动物迁徙提供重要通道的带状区域。廊道设计以生物迁移、交流为目的,需要考虑不同生物的特性,针对不同生物进行设计。生态廊道的识别工具主要包括斑块重力模型、综合评价指标体系、最小累积阻力模型等。由于最小累积阻力模型在水平空间扩张过程分析方面的良好适应性和可扩展性,可以较好地模拟物种在空间运动过程中受景观阻力作用的大小,因此最小累积阻力模型被大量应用于生态网络格局和生态安全格局的构建中。

确定战略节点是生态安全格局构建过程中不应忽视的环节。若阻力面在生态源地所处位置下陷,在最不容易到达的区域高峰突起,两峰之间会有低阻力的谷线、高阻力的脊线各自相连;而多条谷线的交会点,以及单一谷线上的生态敏感区、脆弱区,则构成影响、控制区域生态安全的重要战略节点。将以上各种显露的、潜在的景观组分进行叠加组合,就形成特定安全水平下的生态安全格局。

二、空间布局

生态安全格局的构建需要考虑系统性、综合性、可行性、针对性等原则。将通过空间辨识出的缓冲区、源间联结、辐射道、战略点等显露的、潜在的景观结构组分叠加组合,就形成某一安全水平上的生物保护安全格局。不同的安全水平要求有各自相应的安全格局,每一层次的安全格局都是根据生态过程的动态和趋势的某些阈值来确定的 [79]11

目前生态安全格局的分析方法包括多情景比选、多元指标建模、空间网络分析等,并在分析过程中多采用综合评价指标体系方法对实际情况进行模拟,其中比较成熟的有“压力—状态—响应”模型(及在其基础上发展而来的“驱动力—状态—响应”模型、“驱动力—压力—状态—影响—响应”模型等)、景观指数格局评估模型、系统动力学模型等。对生态格局的空间特征的研究主要是对生态敏感性、资源承载能力等指标的计算和分析,对生态格局的空间研究则主要是基于景观生态学中“斑块—廊道—基质”的模式构建生态格局框架 [80]

通过对生态过程的研究和分析,设计针对性的生态安全格局,可以实现对生态过程的有效控制。对生境和物种分布格局之间某些生态过程的分析,对如何构建缓冲区、连接廊道、保护斑块具有重要意义。当外部威胁导致景观内部变化及功能丧失时,廊道功能也会降低甚至消失,因此,连接度十分重要,生境数量及空间格局共同决定着物种的丰富度及可持续性。对于连接度的研究,最初主要集中在结构连接度上,缺少对生态过程的考虑。从生态学的角度出发,对不同个体利用的景观及实际生态流的评价,需要注重功能连接度。功能连接度不仅考虑现有生境单元的物理连接,还考虑基质渗透性、一系列垫步石或其他连接元素,而不只是物理上的远近程度 [77]3387 。国内外有关连接度的研究越来越多,例如在保护区及区域尺度上利用阻力模型进行功能分区和格局构建。近年来,不同特征及复杂程度的指数得到发展,用以探究景观连接度的状态、趋势和相关的生态过程。

空间布局变化通过与生态过程的相互关系影响生态系统服务,反之,也可以基于生态系统服务、生态过程进行空间布局优化。生态过程与空间布局的关系涵盖范围十分广泛,包括从自然生态过程、社会经济过程到自然景观和人文景观等方面。在景观或区域尺度上,除了将自然生态过程作为系统内部主要因素来考虑外,还需要更多地结合社会经济、人文等过程,这需要运用系统分析和模型模拟方法。空间布局构建及优化,可适度抑制有害的生态过程,改善有利的生态过程,实现区域生态安全。

三、空间布局的生态目标——生物多样性

生物多样性是指所有来源的形形色色的生物体,这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其构成的生态综合体。这包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。生物多样性是支撑区域可持续发展的物质基础,它为人类提供生产、发展、享受之需,与每一个人息息相关。无论是对于自然生态系统的整体性或是对于人类可从中获取的生态系统服务而言,生物多样性都是必不可少的。

生物多样性是人类生存和发展的物种基础。近几十年来,我国坚持生态优先、绿色发展,虽然已采取了一系列措施改善生态环境质量,然而生物多样性快速下降的趋势并未得到显著减缓,不断有野生生物丧失栖息地,自然生境在空间上面临着破碎化、岛屿化等问题,这些严重影响了生态系统的稳定和协调发展。

完整的生境斑块是区域生物多样性的重要源地,它确定了生境的生物多样性价值,间接代表生境可提供的生态系统服务。廊道对于加强区域间自然生境的连接度,稳定生态结构,保护全域生态安全的价值不容忽视。通过设置廊道,构建生态网络来维持和增加生境的连接,可增加生态斑块之间的相互联系,保护生物多样性。尤其是在物种丰富度较高的区域,构建生态网络可以促进区域物种的迁移和交流,保证其生境的连续性和完整性。生态网络可将破碎孤立的生态斑块连接起来,为区域物种迁徙交流提供安全的生态廊道,扩大物种的生境范围,形成连通的生态系统,容纳更多的物种。

四、空间布局的非生态目标——区域可持续发展

高强度的经济开发活动对生态环境产生的负面效应不断加剧,深刻改变了区域生态基底 [81]1096 ,并引发越来越多的生态环境问题,如生态系统退化、生物多样性丧失、土地沙化和水土流失加剧等,由此导致的生态危机和灾害严重威胁人类自身的安全。一旦生态环境问题的累积超过一定限度,将会危及区域和国家生态安全,影响经济社会可持续发展。为此,生态安全问题日益受到关注,已成为各国必须共同面对并亟待解决的重要科学问题。

生态安全是可持续发展的核心,生态安全与发展问题的实质体现在社会经济活动超过了生态系统的承载能力,而生态承载力是衡量区域人地关系和谐发展的重要依据。只有科学测评区域生态承载力,才能以此约束、指导国土空间规划等相关规划和政策的制定。生态承载力是动态变化的,受到自然环境、产业布局、人口规模、开发程度等因素影响。如何提高生态脆弱区的生态承载力向来颇受关注 [81]1096

生态安全网络是以各生态源地为核心,生态战略点为线索,各类廊道为骨架进行构建的一体化发展布局。国内外学者将构建区域生态安全格局作为提高区域生态承载力、调控生态过程、实现区域可持续发展的有效手段 [81]1096

区域生态安全格局的构建是为了实现生态安全目标而采取的具体措施,需结合区域特点设定发展目标 [81]1098 。区域生态安全格局的构建目标是保护区域生物多样性,维护生态平衡,维持生态系统结构与过程完整,保障生态资产基础,同时控制、改善区域生态环境问题,提高区域生态承载力,实现区域可持续发展。 s5jxZYDj6+eIFqfdI7iJPMxJCjraDPMhF+PFqae30Mx9XycJy3a8XZaI9UGxjoar

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