景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶地區(qū)的研究進(jìn)展

索安寧,關(guān)道明,孫永光,林　勇,張明慧

1 國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,大連　116023 2 國(guó)家海洋局海域管理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,大連　116023 3 大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院,大連　116023

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景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶地區(qū)的研究進(jìn)展

索安寧1,2,關(guān)道明1,2,孫永光1,2,林勇1,2,張明慧3,*

1 國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,大連116023 2 國(guó)家海洋局海域管理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,大連116023 3 大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院,大連116023

摘要:海岸帶是景觀生態(tài)學(xué)研究的重要領(lǐng)域,并且取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。系統(tǒng)剖析景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶陸地土地利用變化的景觀格局分析與優(yōu)化、濱海濕地景觀格局破碎化及其生態(tài)效應(yīng)、海島開(kāi)發(fā)和保護(hù)的景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)、近岸海域空間開(kāi)發(fā)的景觀格局分析與評(píng)價(jià)、海洋環(huán)境過(guò)程與空間格局的相互作用關(guān)系等領(lǐng)域研究取得的成績(jī)及其存在的主要問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)要求,探討了景觀生態(tài)學(xué)在海洋生態(tài)文明建設(shè)中的研究尺度匹配、格局-過(guò)程耦合理論引導(dǎo)、景觀格局指數(shù)量化考核方面的學(xué)科優(yōu)勢(shì)。景觀生態(tài)學(xué)可以在圍填海平面設(shè)計(jì)與規(guī)劃研究、海岸帶生態(tài)修復(fù)與景觀建設(shè)、海洋保護(hù)區(qū)選劃與管理、海島開(kāi)發(fā)與保護(hù)、海陸統(tǒng)籌下的海岸帶綜合管理等方面開(kāi)拓應(yīng)用發(fā)展領(lǐng)域,助力海洋生態(tài)文明建設(shè),承擔(dān)建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)、美麗海洋的新使命。同時(shí)也為景觀生態(tài)學(xué)在近岸海洋資源環(huán)境中的應(yīng)用、近岸海洋景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展梳理框架與思路。

關(guān)鍵詞：景觀生態(tài)學(xué)；海岸帶；研究進(jìn)展

海岸帶是海洋生態(tài)系統(tǒng)向陸地生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)渡區(qū)域,是全球最重要的生態(tài)交錯(cuò)帶[1- 2]。海岸帶區(qū)域受海陸多種因素影響,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,景觀類(lèi)型多樣,人類(lèi)活動(dòng)聚集,是多個(gè)學(xué)科研究關(guān)注的焦點(diǎn)區(qū)域[3- 4]。關(guān)于海岸帶(英文單詞通常用coast)的定義,國(guó)內(nèi)外不同學(xué)者對(duì)海岸帶有不同的界定,陳吉余等將海岸帶定義為潮間帶及其向陸和向海的延伸部分(向陸地延伸10 km,向海洋延伸至10—15 m等深線(xiàn))[5]。Carter在《Coastal Environment》一書(shū)中將海岸帶定義為陸地、水體和空氣的交界區(qū)域[6]；楊世倫認(rèn)為海岸帶應(yīng)包括永久性水下岸坡帶、潮間帶和永久性陸地帶三部分區(qū)域,其中永久性水下岸坡帶的向海邊界是波浪作用的下限；永久性陸地帶可以是風(fēng)成海岸沙丘的向陸邊緣,也可以是人工海堤[7]?？梢钥闯?不同學(xué)者研究的視角不同,他們對(duì)海岸帶的界定也各不一樣。

景觀生態(tài)學(xué)是研究景觀尺度上的景觀格局、生態(tài)過(guò)程及其它們之間耦合機(jī)制的綜合性學(xué)科。20世紀(jì)80 年代以來(lái),景觀生態(tài)學(xué)在國(guó)內(nèi)外取得了長(zhǎng)足發(fā)展,景觀格局評(píng)價(jià)、景觀格局變化與驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究、景觀格局與生態(tài)/非生態(tài)過(guò)程之間的耦合關(guān)系、景觀格局優(yōu)化與設(shè)計(jì)等理論方法在植被與生物多樣性保護(hù)、土地利用管理、森林資源經(jīng)營(yíng)與保護(hù)、城市生態(tài)安全維護(hù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[8- 10]。景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶地區(qū)也有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ),是研究海岸帶生態(tài)與環(huán)境空間演變,海洋災(zāi)害防控、海岸資源開(kāi)發(fā)評(píng)估與規(guī)劃等工作的有效手段。早在20世紀(jì)80年代,美國(guó)景觀生態(tài)學(xué)者就提出了海洋景觀生態(tài)學(xué)的概念,并開(kāi)始關(guān)注環(huán)境變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)海岸帶景觀格局的影響[11- 12]。1990年國(guó)際景觀生態(tài)學(xué)會(huì)(IALE)將海岸帶管理列為景觀生態(tài)學(xué)十大工作組內(nèi)容之一[13- 14]。我國(guó)景觀生態(tài)學(xué)的先驅(qū)肖篤寧先生在20世紀(jì)80—90年代就系統(tǒng)開(kāi)展了遼河三角洲、黃河三角洲濱海濕地景觀生態(tài)研究[15]。張慶忠等分析了景觀生態(tài)學(xué)在海洋生態(tài)系統(tǒng)研究領(lǐng)域的應(yīng)用視角[16]。索安寧等系統(tǒng)分析了景觀生態(tài)學(xué)在海洋赤潮災(zāi)害、海洋溢油災(zāi)害、海域使用、海島開(kāi)發(fā)利用及濱海濕地等方面的應(yīng)用前景[17]。多年來(lái),許多學(xué)者在積極地探索景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶區(qū)域的應(yīng)用方法與理論,并且在海岸帶開(kāi)發(fā)利用的景觀格局分析、濱海濕地生境格局與生物多樣性關(guān)系、海草床景觀生態(tài)學(xué)研究等不同方面開(kāi)展了大量研究[18- 21]。

1景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶地區(qū)的研究進(jìn)展

1.1景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶陸地區(qū)域研究進(jìn)展

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展步伐的加快,人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)向海岸帶聚集趨勢(shì)明顯,海岸帶開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度日益加大,由此導(dǎo)致的海岸帶景觀格局變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)也引起了許多景觀生態(tài)學(xué)者的關(guān)注。Correl等研究了海岸帶土地利用變化對(duì)景觀格局中營(yíng)養(yǎng)流入海輸送,影響近岸水體營(yíng)養(yǎng)鹽的過(guò)程[22]。Richardson等研究了美國(guó)東南海岸河口濕地水文過(guò)程對(duì)流域土地開(kāi)發(fā)與森林管理的響應(yīng)關(guān)系[23]。Carolyn等研究了美國(guó)加利福尼亞不同尺度的陸地和海洋景觀格局對(duì)棲息鳥(niǎo)類(lèi)種類(lèi)與數(shù)量的影響[24]。Leyva等研究了旅游開(kāi)發(fā)和城市擴(kuò)展對(duì)美國(guó)加利福尼亞、土耳其海岸帶景觀破碎化的影響過(guò)程[25- 26]。Parcerisas等研究了西班牙地中海海岸1850—2005年土地利用變化、景觀生態(tài)及其社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力及南非合恩角海岸帶景觀格局變化[27- 28]。國(guó)內(nèi),趙弈等利用景觀生態(tài)學(xué)原理、方法分析了海岸帶生態(tài)系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)特征,并提出應(yīng)用控制論、熱力學(xué)理論指導(dǎo)海岸帶規(guī)劃、保護(hù)和管理的理論體系[29],這是我國(guó)最早開(kāi)展海岸帶景觀生態(tài)學(xué)研究的報(bào)道。彭建等以山東省無(wú)棣縣海岸為例,從景觀生產(chǎn)力、景觀受脅度和景觀穩(wěn)定度3個(gè)方面構(gòu)建了海岸帶土地可持續(xù)利用的景觀生態(tài)評(píng)估體系[30]。陶麗華等、歐維新等研究了蘇北鹽城海岸帶景觀格局變化特征及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制,研究結(jié)果表明：經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)導(dǎo)致海岸帶自然-人工景觀格局向人工景觀格局轉(zhuǎn)變,且自然景觀異質(zhì)性降低,人工景觀異質(zhì)性增加,并提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)思路[31- 32]。萬(wàn)峻等、左麗君等就不同時(shí)空尺度的渤海海岸帶景觀空間格局變化特征進(jìn)行了深入分析[33- 34]。汪永華根據(jù)海南島東海岸植被景觀的空間異質(zhì)性特征,系統(tǒng)探討了海南島東海岸植被景觀的分類(lèi)體系,是景觀分類(lèi)研究的新嘗試,對(duì)植被景觀資源規(guī)劃開(kāi)發(fā)具有重要的借鑒意義[35- 36]。陳國(guó)強(qiáng)等、吳耀建等分別研究了廈門(mén)海岸帶城市化過(guò)程中的景觀格局變化及其生態(tài)效應(yīng)[37- 38]。

縱觀海岸帶陸地區(qū)域景觀生態(tài)學(xué)研究,許多工作都集中在海岸帶景觀格局變化本身的研究,很少有將海岸帶景觀格局與海洋環(huán)境過(guò)程聯(lián)系起來(lái)的綜合性研究。眾所周知,海岸帶景觀生態(tài)過(guò)程之所以不同于其他陸地景觀生態(tài)過(guò)程,是由于它涉及到很多海洋因素的影響。因此,如何將海洋環(huán)境因素融入海岸帶陸地景觀生態(tài)學(xué)研究,開(kāi)展海岸帶陸地景觀格局-海洋環(huán)境過(guò)程耦合機(jī)制研究是未來(lái)一項(xiàng)新的研究命題。

1.2景觀生態(tài)學(xué)在濱海濕地區(qū)域研究進(jìn)展

濱海濕地是景觀生態(tài)學(xué)涉足較早的研究領(lǐng)域,濱海濕地景觀生態(tài)學(xué)研究主要集中于河口濕地景觀生態(tài)學(xué)研究、紅樹(shù)林濕地景觀生態(tài)學(xué)研究、濱海鹽沼濕地景觀生態(tài)學(xué)研究等幾個(gè)方面。河口濕地景觀生態(tài)學(xué)研究是景觀生態(tài)學(xué)研究相對(duì)集中的一個(gè)領(lǐng)域,早在20世紀(jì)80年代,歐美景觀生態(tài)學(xué)者就開(kāi)始研究潮間帶濕地景觀格局變化與生物多樣性之間的關(guān)系,并且在密西西比河三角洲、墨西哥灣沿岸開(kāi)展了大量的實(shí)踐研究工作[11,20]。Robbins、Bell等以海草床為對(duì)象,研究了海草床景觀格局變化與浮游動(dòng)物群落的關(guān)系[39- 41]。Johnsoa等建立了水域生態(tài)系統(tǒng)的景觀生態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)方法[42]。2000年以來(lái),Teixido, Pittman等人采用景觀格局指數(shù)研究魚(yú)、蝦、底棲動(dòng)物群落的生境空間格局量化方法及其尺度變化特征[43- 46]。Kelly等應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)方法研究了美國(guó)、澳大利亞等區(qū)域海岸濕地景觀格局變化[47- 49]。國(guó)內(nèi)的景觀生態(tài)學(xué)研究最早開(kāi)始于河口三角洲濕地景觀格局的研究。近20年來(lái),河口濕地景觀生態(tài)學(xué)研究方面出現(xiàn)了大量的研究報(bào)道,其中最具代表性為20世紀(jì)90年代中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心等單位開(kāi)展的遼河三角洲、黃河三角洲濱海濕地景觀生態(tài)學(xué)研究[50- 55]。除河口三角洲濕地以外,濱海灘涂濕地也是景觀生態(tài)學(xué)涉足的一個(gè)重要領(lǐng)域。江蘇鹽城輻射沙洲濱海濕地成為近年來(lái)濱海濕地景觀生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域,有關(guān)學(xué)者系統(tǒng)研究了鹽城濱海濕地景觀格局變化過(guò)程、驅(qū)動(dòng)機(jī)制、生態(tài)功能效應(yīng)[56- 58]。另外,不同研究者分別就萊州灣、膠州灣、杭州灣、遼寧沿海、浙江沿海的濱海濕地景觀格局變化及其生態(tài)環(huán)境影響開(kāi)展了分析與研究[59- 64]。這些濱海濕地景觀生態(tài)學(xué)研究為我國(guó)濱海濕地保護(hù)與研究提供了新思路,極大地豐富了濱海濕地保護(hù)與管理方法。

在紅樹(shù)林濕地景觀生態(tài)研究方面,Zharikov等采用航空遙感影像和GIS技術(shù)分析了亞熱帶河口濕地景觀格局[65]。Seto等對(duì)越南紅樹(shù)林動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析了紅樹(shù)林濕地景觀斑塊大小、斑塊數(shù)量、最大景觀斑塊指數(shù)、景觀形狀指數(shù)、分維指數(shù)等景觀指數(shù)動(dòng)態(tài)變化特征,揭示了越南海岸紅樹(shù)林景觀異質(zhì)性與健康程度的變化規(guī)律[66]。Doyle等采用景觀生態(tài)學(xué)方法研究了颶風(fēng)對(duì)紅樹(shù)林空間格局的影響[67]。國(guó)內(nèi),王樹(shù)功等采用衛(wèi)星遙感方法對(duì)近20年淇澳島紅樹(shù)林濕地景觀格局變化進(jìn)行了調(diào)查分析[68]。辛琨等分析了海南東寨港紅樹(shù)林濕地景觀格局動(dòng)態(tài)變化特征,研究表明：海南東寨港紅樹(shù)林濕地景觀相似性指數(shù)和平均斑塊面積有明顯的下降趨勢(shì),單位周長(zhǎng)斑塊數(shù)和邊界密度呈上升趨勢(shì),表明該區(qū)域紅樹(shù)林濕地面積正在萎縮,景觀破碎化程度升高[69]。另外,毛麗君利用紅樹(shù)林空間質(zhì)心變化情況識(shí)別了紅樹(shù)林空間變化趨勢(shì)上的差異,并借助動(dòng)態(tài)度模型獲得了紅樹(shù)林濕地各種景觀類(lèi)型的相對(duì)變化速率[70]。

可以看出,景觀生態(tài)學(xué)在濱海濕地方面的應(yīng)用主要集中在河口濕地景觀格局變化的實(shí)例研究,也有少量的紅樹(shù)林、海草床濕地景觀生態(tài)學(xué)研究,但是面對(duì)類(lèi)型眾多的濱海濕地,景觀生態(tài)學(xué)還沒(méi)有真正應(yīng)用于濱海濕地空間格局演化的監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和管理工作。針對(duì)類(lèi)型多樣的濱海濕地及其特殊的環(huán)境空間特征,構(gòu)建和選取哪些景觀指數(shù)才能反映濱海濕地環(huán)境演化的空間過(guò)程,目前還缺乏深入的研究,這也是濱海濕地景觀生態(tài)學(xué)亟待解決的問(wèn)題。

1.3景觀生態(tài)學(xué)在海島區(qū)域研究進(jìn)展

分布于廣闊海面上的海島、群島是很多生物的棲息地和庇護(hù)區(qū),也是很多自然景觀的遺留區(qū),具有重要的生物多樣性、自然遺產(chǎn)保護(hù)和研究?jī)r(jià)值。群島上的很多生物種群,可能是研究復(fù)合種群理論、島嶼生態(tài)地理理論和最近興起的景觀遺傳理論等生態(tài)學(xué)理論的理想試驗(yàn)區(qū)。景觀生態(tài)學(xué)可以通過(guò)分析群島的景觀格局,將種群生態(tài)過(guò)程與海島的景觀格局結(jié)合起來(lái),研究海島之間的空間分布格局與海島生物種群數(shù)量、種群質(zhì)量、種群遺傳之間的關(guān)系。同時(shí)景觀生態(tài)學(xué)也可為海島開(kāi)發(fā)與保護(hù)評(píng)估規(guī)劃提供理論依據(jù)與技術(shù)方法,是海島保護(hù)區(qū)選劃、海島旅游區(qū)規(guī)劃、海島資源綜合利用評(píng)估的重要方法[17]。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于海島景觀生態(tài)學(xué)研究的報(bào)道相對(duì)較少,Cengiz等建立了海島景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)方法[71]。近年來(lái),隨著我國(guó)海島開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度的加大,也出現(xiàn)了一些相關(guān)研究報(bào)道。駱燦鵬、肖寒等、吝濤等、阮俊杰等分別研究了福建海壇島、海南島、廈門(mén)島、崇明島的景觀格局變化過(guò)程[72- 75]。巫麗蕓等、王常穎等、辛紅梅等分別利用景觀格局分析方法,建立了海島開(kāi)發(fā)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間評(píng)價(jià),為海島資源開(kāi)發(fā)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了重要的技術(shù)依據(jù)[76- 78]。索安寧等參考景觀生態(tài)學(xué)中的景觀格局指數(shù),建立了島礁空間聚集度指數(shù)、海島形狀緊湊度指數(shù)、島礁規(guī)模差異指數(shù)等海島島群空間分布格局評(píng)價(jià)指標(biāo),并以北方長(zhǎng)山群島為典型實(shí)例,開(kāi)展了具體的實(shí)證研究[79]。索安寧等將景觀生態(tài)學(xué)與生態(tài)健康評(píng)價(jià)理論相結(jié)合,根據(jù)海島資源環(huán)境的特征,建立了海島植被景觀健康評(píng)價(jià)方法體系,并開(kāi)展了長(zhǎng)山群島7個(gè)主要島嶼的植被景觀健康實(shí)證評(píng)價(jià),為海島開(kāi)發(fā)利用和生物多樣性保護(hù)提供了理論技術(shù)方法[80]。

1.4景觀生態(tài)學(xué)在海域空間開(kāi)發(fā)管理中的研究進(jìn)展

與陸地地表各類(lèi)具有光譜、紋理特征的土地利用景觀斑塊組成的空間鑲嵌格局不同,海洋開(kāi)發(fā)利用景觀格局是在相對(duì)均一的海洋自然水體景觀基質(zhì)上人為開(kāi)發(fā)利用的各種海域使用類(lèi)型斑塊組成的空間鑲嵌體。對(duì)于海洋開(kāi)發(fā)利用景觀格局,有些景觀格局的斑塊和陸地土地利用景觀格局斑塊一樣存在明顯的空間邊界線(xiàn),如鹽田、圍塘養(yǎng)殖、浮筏養(yǎng)殖、圍填海造地等；有些景觀格局斑塊則是人類(lèi)根據(jù)開(kāi)發(fā)利用需要而專(zhuān)門(mén)劃定的一定海面水域,不存在明顯的斑塊空間邊界線(xiàn),如航道、錨地等；還有一些景觀格局斑塊則是在海面標(biāo)記有一定的使用標(biāo)注邊界線(xiàn),但這些標(biāo)記或標(biāo)志由于目標(biāo)相對(duì)比較小,在小尺度景觀上很難看到這些目標(biāo),如濱海浴場(chǎng)、人工魚(yú)礁、網(wǎng)箱養(yǎng)殖等。這種海洋開(kāi)發(fā)利用景觀格局的復(fù)雜性,為海洋開(kāi)發(fā)利用景觀格局?jǐn)?shù)據(jù)的獲取提出了許多技術(shù)難題。

借鑒景觀生態(tài)學(xué)在陸地土地利用方面的成熟思路,索安寧等對(duì)海域使用空間格局的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探討,并建立了海域使用空間格局監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[81]；孫永光等對(duì)海岸圍墾區(qū)的景觀變化過(guò)程及驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行了分析[82-84]；葉屬峰等采用景觀格局分析方法,研究了長(zhǎng)江口大型工程對(duì)水體生境破碎化的影響,取得了較好的研究結(jié)果[85]；陸曉燕等2000 年以來(lái)江蘇沿海海岸線(xiàn)變化與灘涂圍墾進(jìn)行了分析[86]。丁智從遙感角度研究了圍填海對(duì)渤海灣海岸帶景觀格局的影響[87]。以上研究主要針對(duì)海洋開(kāi)發(fā)利用的空間格局進(jìn)行了分析與探討,這些分析探討雖然對(duì)海洋開(kāi)發(fā)利用管理上具有一定的參考價(jià)值,但由于缺乏對(duì)海洋空間開(kāi)發(fā)利用格局下的海洋水沙環(huán)境過(guò)程深入剖析,研究深度仍有待進(jìn)一步推進(jìn)。

1.5景觀生態(tài)學(xué)在海洋環(huán)境污染過(guò)程中的研究進(jìn)展

隨著沿海經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,海洋環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。污染物在海洋中隨著波浪、洋流、風(fēng)流而不斷擴(kuò)散,在海域表面形成各種面積、形狀不一的污染物分布區(qū)。不同的污染物在海洋表面的空間分布斑塊鑲嵌于正常的海洋表面基質(zhì)上,就形成了海洋環(huán)境污染景觀。海洋污染有很多種類(lèi)型,如海洋營(yíng)養(yǎng)鹽異常、海洋病菌污染、海洋化學(xué)污染、海洋熱污染、海洋核輻射污染等,相應(yīng)的也就形成了多種類(lèi)型的海洋污染景觀[17]。由于各類(lèi)海洋污染物的環(huán)境效應(yīng)、擴(kuò)散機(jī)理不同,其相應(yīng)的污染景觀格局演變過(guò)程、污染景觀格局的環(huán)境效應(yīng)、污染景觀格局的驅(qū)動(dòng)機(jī)制各不相同[88-89]。孫永光等采用景觀生態(tài)學(xué)理論,開(kāi)展了大洋河口濕地污染風(fēng)險(xiǎn)的綜合模糊評(píng)價(jià)研究,分析了大洋河口濕地污染風(fēng)險(xiǎn)的空間格局特征[90]。楊紅等采用景觀格局指數(shù)法分析了長(zhǎng)江口水域環(huán)境的變化過(guò)程,是景觀生態(tài)學(xué)在海洋污染空間格局研究方面的一次成功嘗試[91]。

2景觀生態(tài)學(xué)在海洋生態(tài)文明建設(shè)中的新使命

2.1景觀生態(tài)學(xué)在海洋生態(tài)文明建設(shè)中的學(xué)科優(yōu)勢(shì)

海洋是我國(guó)重要的藍(lán)色國(guó)土,是落實(shí)國(guó)家生態(tài)文明建設(shè),踐行海洋生態(tài)文明的基本陣地,也是新形勢(shì)下建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)、美麗海洋的基本依托。景觀生態(tài)學(xué)作為宏觀生態(tài)學(xué)研究的重要視角,在落實(shí)海洋生態(tài)文明,建設(shè)美麗海洋過(guò)程中具有無(wú)可比擬的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和不可替代的獨(dú)特作用。首先,景觀生態(tài)學(xué)中的景觀尺度與海洋生態(tài)文明建設(shè)中的區(qū)域尺度相匹配。區(qū)域尺度上的空間單元就是景觀,海洋生態(tài)文明建設(shè)應(yīng)以具體的景觀為基本單位,建設(shè)內(nèi)容主要是引進(jìn)新的景觀類(lèi)型、恢復(fù)原有景觀特征,調(diào)整當(dāng)前景觀格局,以改善受損的海洋生態(tài)系統(tǒng)功能,提高海洋景觀格局的有序性、穩(wěn)定性和觀賞性,將海洋景觀格局演變引導(dǎo)向正向的良性循環(huán)[92]。其次,景觀生態(tài)學(xué)中的格局-過(guò)程理論可作為海洋生態(tài)文明建設(shè)的基本理論依據(jù)。海洋生態(tài)文明建設(shè)不僅要建設(shè)藍(lán)色港灣、碧海銀灘、濱海城鎮(zhèn)等靚麗的海岸帶/海洋景觀格局,更要建設(shè)和恢復(fù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能多樣、環(huán)境協(xié)調(diào)的海洋生態(tài)系統(tǒng),以景觀生態(tài)學(xué)中的格局-過(guò)程理論為指導(dǎo)依據(jù)可很好地將海洋景觀格局建設(shè)與海洋生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)結(jié)合起來(lái),達(dá)到以格局優(yōu)化提升生態(tài)功能,實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)文明建設(shè)的標(biāo)本兼治。第三,景觀生態(tài)學(xué)中的格局分析指數(shù)可作為海洋生態(tài)文明建設(shè)的重要量化考核與檢查指標(biāo)。景觀格局指數(shù)是量化景觀格局的有效手段,也可作為海岸帶/海洋空間景觀格局優(yōu)化的控制性指標(biāo),使海洋生態(tài)文明建設(shè)不僅僅停留在定性概念上,而可具體落實(shí)到海灣形態(tài)描述、圍填海空間格局描述等量化指標(biāo)上,作為海洋生態(tài)文明建設(shè)落實(shí)情況的考核與檢查指標(biāo)。

2.2景觀生態(tài)學(xué)在海洋生態(tài)文明建設(shè)中的新使命

在落實(shí)海洋生態(tài)文明,建設(shè)美麗海洋的新時(shí)期,要充分挖掘和發(fā)揮景觀生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ)與技術(shù)方法優(yōu)勢(shì),開(kāi)拓景觀生態(tài)學(xué)在海洋資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)中的應(yīng)用領(lǐng)域。景觀生態(tài)學(xué)可在以下幾個(gè)方面發(fā)揮積極作用。

(1)圍填海平面設(shè)計(jì)與規(guī)劃研究

圍填海是當(dāng)前我國(guó)海洋開(kāi)發(fā)利用的主要形式,但我國(guó)圍填海平面設(shè)計(jì)與規(guī)劃相對(duì)粗糙,圍填海項(xiàng)目多采取順岸平推圍填,這樣不僅破壞了自然海岸景觀和濱海濕地,也減少了圍填形成土地的臨岸經(jīng)濟(jì)價(jià)值。國(guó)家海洋局多次要求加強(qiáng)圍填海平面設(shè)計(jì)與規(guī)劃,但由于缺乏對(duì)圍填海平面設(shè)計(jì)與規(guī)劃的深入研究,圍填海平面設(shè)計(jì)與規(guī)劃仍然缺乏控制性指標(biāo)。索安寧等借鑒景觀生態(tài)學(xué)中的空間格局指數(shù),分別建立了順岸凸堤式、人工島式、區(qū)塊組團(tuán)式圍填海平面設(shè)計(jì)的評(píng)估指標(biāo),但這些指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是建立了多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的[93-94]。目前,亟需從景觀生態(tài)學(xué)中的格局-過(guò)程理論角度,開(kāi)展不同圍填海平面設(shè)計(jì)與選址格局下的水沙沖淤等海洋過(guò)程研究,建立圍填?？臻g格局與水沙沖淤等海洋過(guò)程之間的定量耦合關(guān)系,以維護(hù)海洋過(guò)程為基礎(chǔ)制定圍填海平面設(shè)計(jì)與規(guī)劃控制指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn),落實(shí)生態(tài)用海理念。

(2)海岸帶生態(tài)修復(fù)與景觀建設(shè)研究

我國(guó)海岸帶區(qū)域經(jīng)過(guò)幾十年的高強(qiáng)度開(kāi)發(fā),海岸侵蝕、港灣淤積、私圍濫堵等問(wèn)題日益嚴(yán)重,許多岸段自然海岸景觀已面目全非。為落實(shí)海洋生態(tài)文明,建設(shè)美麗海洋,國(guó)家和地方政府近年來(lái)相繼支持開(kāi)展了一批海岸帶生態(tài)修復(fù)與景觀建設(shè)工程,主要包括海岸侵蝕防護(hù)、沙灘養(yǎng)護(hù)、海灣清淤、海域空間整理、海岸景觀修復(fù)與美化、海岸與海島植被恢復(fù)等。景觀生態(tài)學(xué)中的景觀格局與生態(tài)過(guò)程耦合關(guān)系可作為這些海岸帶生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的理論基礎(chǔ),指導(dǎo)海岸帶生態(tài)修復(fù)不僅要整治修復(fù)海岸景觀格局,還要修復(fù)和恢復(fù)海岸生態(tài)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)海岸景觀格局與生態(tài)過(guò)程的耦合銜接。例如海域空間整理,不僅要拆除私圍濫堵的圍塘堤壩,恢復(fù)海岸灘涂景觀,還要實(shí)施生態(tài)修復(fù),恢復(fù)灘涂底棲生物群落的棲息環(huán)境,保障海岸鳥(niǎo)類(lèi)的灘涂覓食過(guò)程。

(3)海洋保護(hù)區(qū)選劃與管理研究

海洋保護(hù)區(qū)是為了保護(hù)海洋珍稀資源、典型海洋生態(tài)系統(tǒng)、珍稀海洋生物、自然歷史文化遺跡等海洋自然環(huán)境和自然資源,依法將包括保護(hù)對(duì)象在內(nèi)的海岸、河口、島嶼、濕地、海域選劃出來(lái),進(jìn)行特殊保護(hù)和管理的區(qū)域。目前,我國(guó)已建立各種類(lèi)型的海洋保護(hù)區(qū)300多處,保護(hù)海域面積約750萬(wàn)hm2[95]。2012年國(guó)務(wù)院批復(fù)《全國(guó)海洋功能區(qū)劃2011—2020年》要求,到2020年海洋保護(hù)區(qū)面積達(dá)到我國(guó)管轄海域面積的5%以上,近岸海域海洋保護(hù)區(qū)面積達(dá)到11%以上。海洋保護(hù)區(qū)選劃與管理是我國(guó)落實(shí)海洋生態(tài)文明的重要工作。海洋保護(hù)目標(biāo)在海洋空間上不是均勻分布的,總會(huì)存在一定的聚集分布區(qū),即保護(hù)目標(biāo)的分布存在景觀生態(tài)學(xué)上的空間異質(zhì)性。海洋保護(hù)區(qū)的選劃就是依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)中的空間異質(zhì)性與多樣性理論、島嶼生物地理與空間鑲嵌理論、最小面積理論(空間最小面積、抗性最小面積、繁殖最小面積)等劃分海洋保護(hù)目標(biāo)聚集分布的空間斑塊,并對(duì)這些空間斑塊的保護(hù)提出管理要求?？梢哉f(shuō),景觀生態(tài)學(xué)是海洋保護(hù)區(qū)選劃研究的基本理論依據(jù)。

(4)海島開(kāi)發(fā)與保護(hù)研究

海島是海洋空間開(kāi)發(fā)的天然支撐點(diǎn),已成為近年來(lái)我國(guó)海洋空間開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)區(qū)域,沿海多個(gè)省市都制定了區(qū)域性的海島保護(hù)與利用規(guī)劃,科學(xué)保護(hù)和利用海島資源。景觀生態(tài)學(xué)中的島嶼生物地理理論、景觀異質(zhì)性與生物多樣性理論、生態(tài)建設(shè)與生態(tài)區(qū)位理論是區(qū)域性海島保護(hù)與利用規(guī)劃編制的基本理論依據(jù)。依據(jù)景觀異質(zhì)性和生物多樣性理論、島嶼生物地理理論可選劃和制定海島保護(hù)區(qū)的位置和最小控制面積；依據(jù)生態(tài)區(qū)位理論,可科學(xué)劃定海島重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)及其適宜開(kāi)發(fā)方向,構(gòu)建島群間的分區(qū)、分類(lèi)、分級(jí)空間分異開(kāi)發(fā)格局；依據(jù)生態(tài)建設(shè)理論,可通過(guò)對(duì)海島原有景觀類(lèi)型的優(yōu)化組合,并引入新的景觀類(lèi)型,調(diào)整海島景觀格局,以增加海島景觀格局的異質(zhì)性和穩(wěn)定性,形成高效、和諧的海島人工-自然景觀格局。

(5)海陸統(tǒng)籌下的海岸帶污染治理與綜合管理研究

我國(guó)多年來(lái)的海陸管理原則是以海岸線(xiàn)為分界線(xiàn),陸地的土地、環(huán)境管理不下海,海洋管理不上陸。但隨著陸地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的不斷加大,海洋生態(tài)退化與環(huán)境污染問(wèn)題的日趨嚴(yán)重,海陸統(tǒng)籌下的海岸帶綜合管理成為破解這一問(wèn)題的重要途徑。景觀生態(tài)學(xué)中的格局-過(guò)程理論可作為海陸統(tǒng)籌下海岸帶綜合管理的重要抓手,通過(guò)研究陸地流域土地開(kāi)發(fā)利用景觀格局與河流污染物入海過(guò)程之間的耦合關(guān)系,確定河流污染物產(chǎn)生的上游流域景觀“源”頭,探討通過(guò)優(yōu)化上游流域土地利用景觀格局,消減河流污染物產(chǎn)生的“源”景觀,或者配置濕地等污染物吸納的“匯” 景觀,達(dá)到污染物“源”、“匯”景觀平衡,物質(zhì)循環(huán),實(shí)現(xiàn)河口海域入海污染物總量控制,達(dá)到以海定陸,海陸統(tǒng)籌的海岸帶綜合管理總體目標(biāo)。

3總結(jié)

景觀生態(tài)學(xué)研究的景觀尺度和海岸帶開(kāi)發(fā)與保護(hù)的區(qū)域尺度具有很好的空間匹配性,加上其成熟的研究理論與分析方法,促使景觀生態(tài)學(xué)成為海岸帶管理研究的重要視角與方法,并且取得了長(zhǎng)足發(fā)展。本文在深入分析了景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶陸地、濱海濕地、海島、海域空間開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境過(guò)程等方面的研究進(jìn)展及其存在的主要問(wèn)題的基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前海洋生態(tài)文明建設(shè)要求和景觀生態(tài)學(xué)學(xué)科優(yōu)勢(shì),探討了景觀生態(tài)學(xué)在圍填海平面設(shè)計(jì)與規(guī)劃研究、海岸帶生態(tài)修復(fù)與景觀建設(shè)、海洋保護(hù)區(qū)選劃與管理、海島空間開(kāi)發(fā)與保護(hù)、海陸統(tǒng)籌下的海岸帶污染綜合治理與管理等方面的應(yīng)用理論與實(shí)踐拓展。

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基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41376120)；海洋行業(yè)公益性科研專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目(201405025)

收稿日期:2015- 06- 17;

修訂日期:2015- 11- 13

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: san720@sina.com

DOI:10.5846/stxb201506171227

Advances in coastal landscape ecology and its role in the construction of marine ecological civilization

SUO Anning1,2, GUAN Daoming1,2,SUN Yongguang1,2,LIN Yong1,2,ZHANG Minghui3,*

1NationalMarineEnvironmentMonitoringCenter,Dalian116023,China2KeyLaboratoryofSeaFieldManagementTechnology,StateOceanicAdministrationPeople′sRepublicofChina,Dalian116023,China3CollegeofOceanandCivilEngineer,DalianOceanUniversity,Dalian116023,China

Abstract：Over the last ten years, considerable progress has been made in the field of coastal landscape ecology, an important branch of landscape ecology. The present study reviews the applications of landscape ecology to coastal land use and land cover changes with an emphasis on landscape pattern analysis and optimization; coastal wetland landscape fragmentation and its ecological effects; the role of island-oriented planning and design in landscape exploration and protection; marine applications of landscape pattern analysis and assessment; marine environmental processes; and coupling of spatial patterns. The focus is on the progress and challenges of these main issues. In addition to the objectives and requirements for the construction of ecological civilization in China, the advantages of landscape ecology in scale matching, pattern-process coupling, and landscape pattern quantitative assessment are addressed. According to landscape pattern and process theory, the selection and accompanying graphic design of reclamation sites must take into consideration the normal marine biological and hydrological processes. As far as ecological restoration of the coastal zone and landscape construction is concerned, we highlight the importance of restoring ecological processes in addition to restoring landscape patterns. Based on the theories of landscape heterogeneity, island biogeography, and minimum area requirements, the patches of high ecological value are outlined and managed as marine conservation areas. The introduction of new landscape types and pattern adjustment to island landscapes is proposed for further development. With regard to the management of source and sink landscape types in land-marine planning, upstream landscape pattern optimization for the control of downstream aquatic eutrophication is also discussed. The present study provides a framework for the application of landscape ecology in coastal zones and is expected to support ecological civilization.

Key Words:landscape ecology; coastal zone; study progress

索安寧,關(guān)道明,孫永光,林勇,張明慧.景觀生態(tài)學(xué)在海岸帶地區(qū)的研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(11):3167- 3175.

Suo A N, Guan D M,Sun Y G,Lin Y,Zhang M H.Advances in coastal landscape ecology and its role in the construction of marine ecological civilization.Acta Ecologica Sinica,2016,36(11):3167- 3175.