基于成本收益和网络效能分析的生境网络优化研究——以苏锡常地区白鹭为例

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伴随城镇规模的快速发展,城乡建设用地不断扩张,给生态资源环境带来了巨大的压力。土地集约化利用、土地利用方式转变以及狭隘观念等人为因素,造成了快速城市化地区物种适宜生境大幅减少、破碎化现象明显加剧,极大阻碍了物种迁移和扩散,破坏了整个区域的生物多样性和生态平衡。研究和实践表明,生境网络的构建,加强了单个物种栖息地的保护、在栖息地之间建立了生态联系、促进了基因交流和物种迁移,更好地维系了物种迁徙扩散的过程,在对抗景观破碎化和维护生物多样性的景观格局中起到了重要作用。生境网络在生态保护的同时还向人类提供生态服务,在兼顾创造社会效益的同时还发挥提高人们生活质量、维持生态系统可持续发展等作用,已得到世界普遍认同。  然而传统生境网络评价与优化方法与地区综合发展目标契合度不高、生境网络保护与土地资源管理之间的协调度较低、与土地利用规划结合不紧密,生境网络优化结果可行性较差、应用性较弱,与生态网络契合度不高、保护难度较大,在浪费人力、物力和财力的同时并不能取得理想的物种保护效果。因此,探索适宜于土地资源稀缺和紧张的快速城市化地区的生境网络评价与优化方法,具有十分重要的意义和价值。  鉴于此,本文以快速城市化的苏锡常地区为研究区、以湿地优势物种白鹭为焦点物种,分别基于成本收益分析方法和网络效能分析方法进行生境网络优化。具体为:(1)从经济学与生态学结合视角出发,通过构建研究区生境网络保护成本与提升收益测算体系、模拟多种情景和优化方案、成本收益分析的方法,实现了单一尺度下满足不同约束条件的优化方案;(2)从网络拓扑学与生态学结合视角出发,以快速城市化苏锡常地区为小尺度研究区、苏锡常及周边15个城市为大尺度泛研究区、白鹭为焦点物种,通过采用引入并构建网络效能概念框架、识别和构建不同尺度生境网络、调整网络结构和转换网络结构特性相结合的方法,实现了跨尺度下白鹭生境网络优化。  结果表明:(1)应用成本收益分析方法进行生境网络优化:1)最大收益累积情景下的方案能够在总收益最高的基础上,实现保护总成本较低的目的;最佳效益累积情景下的方案能够在研究区土地资源有限和保护总成本最低的基础上,实现优化成效最佳的目的;2)最佳效益累积情景下的方案能够在实现成本最低的基础上,兼顾到优化成效的最大化,适宜于土地资源稀缺且城市化快速发展地区;3)有限效益累积情景下的方案在一定范围内能够兼顾到成本较低和成效较高。在经济学上,这个范围的边界即网络连接度优化边际效益为“0”或负值时。  (2)应用网络效能分析方法进行生境网络优化:1)依据大尺度迁移网络完善小尺度生境网络得到的方案一和改变方案一网络特性得到的方案二均是现状生境网络的优化方案;2)方案二与方案一相比,其网络结构特征在达到减弱小世界特性、增强无标度特性调整预期目标的同时,提升了网络的连接度;并且比方案一的新增生境节点和迁移廊道数量更少,说明方案二的优化成效更好。反映出调整网络结构比单纯增补生境节点和迁移廊道对生境网络优化结果的影响更显著。  (3)经济学、网络拓扑学和生态学相结合的网络优化方法,综合考虑了研究区生态、经济和社会等现实因素,从经济性、系统性、整体性等视角考虑生境网络优化问题,极大的提高了网络优化方案操作的可行性,其思路和方法有助于网络优化、物种多样性保护研究的深入探索,但诸多实现因素也决定了上述分析体系的构建还处于不断丰富与完善之中。
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