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城市化进程的推进在一定程度上导致了野生动物栖息地或景观的日益破碎化,栖息地或景观彼此之间的连通性降低。生态网络的构建有利于改善当前快速城市化、全球气候变化背景下景观破碎化严重区域的连通性,同时有利于应对栖息地破碎化严重,栖息地面积减小、质量下降以及栖息地彼此之间联系发生断裂而导致生物多样性减少的问题。本文以天津市为研究对象,主要基于天津市2020年土地利用数据,采用形态学空间分析(MSPA)方法和网站水鸟记录数据叠加的方法提取天津市重要水鸟栖息地,同时综合考虑自然和人为因素对水鸟迁移扩散的影响,基于最小累积阻力(MCR)模型构建天津市重要水鸟栖息地生态网络,并利用连通性指数、重力模型找出水鸟栖息地斑块以及斑块间廊道的优化重点,进而对研究区水鸟栖息地-生态廊道-生态节点构成的生态网络提出优化对策和建议。本文的研究结果可以为天津市水鸟栖息地生态网络的构建和优化提供一定的科学依据,为当地相关部门提供决策支持,同时也对其它城市野生动物栖息地生态网络构建与优化具有一定的借鉴参考意义。本文具体研究结果如下:
(1)本文基于MSPA分析提取核心区斑块面积范围大于1km2的斑块共86块,结合天津市56个水鸟记录点分布,通过合并处理最终形成20个天津市重要水鸟栖息地斑块,综合考虑高程、坡度、距水域距离、人口、道路和土地利用类型几个因子构建综合累积阻力面,天津市综合累积阻力面阻力值分布呈现出中西部和北部较高,东南沿海地区阻力值较低的特点。在天津市综合累积阻力面基础上,通过MCR模型,生成潜在生态廊道190条,剔除重复和冗余路径后最终形成具有114条生态廊道和75个生态节点的生态网络。
(2)水鸟栖息地生态网络结构分析中,关于α指数、β指数和γ指数的计算结果分别为0.28、1.52、0.52,由此可见,天津市重要水鸟栖息地生态网络中闭合环路较少,网络的结构连接水平较为复杂,但各水鸟栖息地彼此之间的连接程度偏低。此外,天津市重要水鸟栖息地生态网络中生态节点覆盖的盲区与非盲区所占面积比为6:1,且生态节点较为分散地分布于整个研究区域内,其容易受人类活动的干扰。
(3)水鸟栖息地连通性指数重要性排序中,有11个水鸟栖息地整体连通性连接指数(IIC)和斑块重性指数(dPC)均小于1,其多数为面积较小的斑块且主要分布在天津市中西部地区。IIC和dPC均排在前三位的有斑块3、斑块4和斑块5对于整体生态网络连接度水平有重要影响,主要分布在东南沿海区域且斑块面积相对较大,在优化过程中应重点保护。此外,设立生态缓冲区对于生态网络优化有积极作用,通过不同范围的生态缓冲区模拟发现,1500m生态缓冲区较为适合。
(4)基于重力模型的天津市水鸟栖息地间的相互作用强度矩阵显示,斑块3和斑块4与其他水鸟栖息地斑块间平均相互作用强度一般较大,其中,斑块3和斑块5之间的相互作用强度最大,在生态网络优化过程中,可以提取斑块间平均相互作用强度大于4000的作为重要廊道优先保护,其主要分布于天津市南部以及沿海地区。
(5)根据研究区水鸟栖息地和踏脚石斑块的分布,拟提出两种生态网络优化方案,经优化前后对比发现,两种方案在廊道结构、生态节点覆盖和网络结构方面均有所提升,但预案二优于预案一,可作为天津市水鸟栖息地生态网络优化方案。优化预案二优化后的生态网络潜在廊道数目增加到269条,廊道密度为0.63,廊道长度为7453.68km,生态节点覆盖率由原来的14%提升为24%,α指数、β指数和γ指数分别为0.72、2.40和0.82,生态网络呈现出“一纵二横,三核多点、两环”的生态网络结构框架。
(1)本文基于MSPA分析提取核心区斑块面积范围大于1km2的斑块共86块,结合天津市56个水鸟记录点分布,通过合并处理最终形成20个天津市重要水鸟栖息地斑块,综合考虑高程、坡度、距水域距离、人口、道路和土地利用类型几个因子构建综合累积阻力面,天津市综合累积阻力面阻力值分布呈现出中西部和北部较高,东南沿海地区阻力值较低的特点。在天津市综合累积阻力面基础上,通过MCR模型,生成潜在生态廊道190条,剔除重复和冗余路径后最终形成具有114条生态廊道和75个生态节点的生态网络。
(2)水鸟栖息地生态网络结构分析中,关于α指数、β指数和γ指数的计算结果分别为0.28、1.52、0.52,由此可见,天津市重要水鸟栖息地生态网络中闭合环路较少,网络的结构连接水平较为复杂,但各水鸟栖息地彼此之间的连接程度偏低。此外,天津市重要水鸟栖息地生态网络中生态节点覆盖的盲区与非盲区所占面积比为6:1,且生态节点较为分散地分布于整个研究区域内,其容易受人类活动的干扰。
(3)水鸟栖息地连通性指数重要性排序中,有11个水鸟栖息地整体连通性连接指数(IIC)和斑块重性指数(dPC)均小于1,其多数为面积较小的斑块且主要分布在天津市中西部地区。IIC和dPC均排在前三位的有斑块3、斑块4和斑块5对于整体生态网络连接度水平有重要影响,主要分布在东南沿海区域且斑块面积相对较大,在优化过程中应重点保护。此外,设立生态缓冲区对于生态网络优化有积极作用,通过不同范围的生态缓冲区模拟发现,1500m生态缓冲区较为适合。
(4)基于重力模型的天津市水鸟栖息地间的相互作用强度矩阵显示,斑块3和斑块4与其他水鸟栖息地斑块间平均相互作用强度一般较大,其中,斑块3和斑块5之间的相互作用强度最大,在生态网络优化过程中,可以提取斑块间平均相互作用强度大于4000的作为重要廊道优先保护,其主要分布于天津市南部以及沿海地区。
(5)根据研究区水鸟栖息地和踏脚石斑块的分布,拟提出两种生态网络优化方案,经优化前后对比发现,两种方案在廊道结构、生态节点覆盖和网络结构方面均有所提升,但预案二优于预案一,可作为天津市水鸟栖息地生态网络优化方案。优化预案二优化后的生态网络潜在廊道数目增加到269条,廊道密度为0.63,廊道长度为7453.68km,生态节点覆盖率由原来的14%提升为24%,α指数、β指数和γ指数分别为0.72、2.40和0.82,生态网络呈现出“一纵二横,三核多点、两环”的生态网络结构框架。