生境破碎化
生境破碎化也叫生境破碎、生境片段化,是指由于人为或自然原因使得原来大面积连续分布的生物栖息地被分隔,致使种群被分割的现象。生境片断化不仅使得生境的面积减少,同时使得各个小生境之间产生一定空间距离隔离、中心离边界的距离变小。生境破碎化是生物多样性大量丧失的主要原因之一,但在某些情况下,缓慢的生境破碎化可能会促使新的物种产生。
简介
生境破碎化(Habitat fragmentation)是指对生物物种、种群、群落的生存繁衍起干扰、抑制作用的因素分割、压缩生境的过程。它是一种地景尺度的现象、斑块尺度的过程,涵盖了斑块区域、斑块形状复杂性与边缘效应。
生境破碎是由于人为因素或环境变化而导致景观中面积较大的自然栖息地不断被分隔破碎或生态功能降低而形成。主要有两方面的表现:①形态上的破碎化;一方面随着人类活动的增强而导致景观中破碎生境地的增加,其结果是适宜于生物生存的栖息地面积急剧减小,在相当程度上降低了栖息地保护物种的生态功能;另一方面随着斑块形状(栖息地)的复杂化(破碎化),结果是导致斑块边缘效应的增强,导致自然栖息地核心区面积减少,在极大程度上减弱了栖息地保护生物多样性的功能。②生态功能上的破碎化;指栖息地(斑块)内部生境的破碎化,主要是由于气候条件、人为活动的影响而造成栖息地内部生态环境质量的下降,或由于自然环境因子在空间组合上的不匹配而导致生境适宜性的降低或在空间分布上的破碎化;由于在形态上没有明显的变化,往往导致生态学家对它的忽视。前一个方面的生境破碎化对生物物种的影响已经引起了生态学界的高度重视,并开展了大量的研究工作,环境质量下降或自然景观因子在空间上的不匹配而造成的破碎化尚未引起足够的重视。
栖地破碎化具体来说包括下列五个现象:栖息地的总面积减少、栖地面积与边缘的比值下降、栖息地从原本的栖息地被互相隔绝、一块大栖息地被分割成多块小的斑块(patches)、每块栖息地的平均面积减少。破碎化不只造成了栖息地的减少,也使斑块更小、更孤立,改变了残存栖地的性质。
原因
自然因素
由火山运动,大火,气候变化所致的栖息地破碎化已在化石中找到证据。例如,三亿年前欧美大陆热带雨林中的栖息地破碎化导致了两栖纲多样性大大减少,但同时相对干燥的气候又引起了爬行纲的大繁荣。
人类因素
当人类清除当地植被来进行农业生产、乡村发展、城市化或建设水电站时,常常导致栖息地破碎化。各个斑块之间被作物,道路,牧场甚至是荒地所隔离。荒地常常是热带雨林中的刀耕火种的结果。在澳大利亚中南部南威尔士的玉米带,90%的原始植被都被砍伐;99%的北美高草草原都被清除,导致了严重的栖息地破碎化。栖息地破碎影响生物多样性的主要途径是减少一个小生态系统中可利用栖息地(如雨林,北方针叶林,海洋,湿地等)的数量。栖息地破碎化包括一定的栖息地破坏。植物与固着型微生物通常直接受到破坏。动物(尤其是鸟类与哺乳纲)聚集在剩余的栖息地中,导致了竞争加剧。
影响
栖地破碎化对生物物种的可能影响有:
面积效应:对特定栖地环境依赖性高、领域需求量大或流动性高的生物影响较大。
边缘效应:造成栖地的边缘化提高,如物理性的光照、风力的变化,或生物性的被捕食机会提高、避敌场所减少等。
隔离效应:使物种的迁移距离增加,造成个体扩散机会的困难,易造成物种内的基因多样性降低。
栖地破碎化还导致内缘比(斑块内部与边缘区域的面积比例)减小,边缘效应增强。光照、温度、风可以导致整个小环境周围与内部的变化。森林大火在湿度降低,风力增强的地区更易发生。外来或有害物种可能很容易就能在这样混乱的环境中生存,原有物种的单一化通常使原来的生态系统受到破坏。而且,在一个小块边缘的栖息地与内部的气候不同,使内部的物种受益。小块的栖息地因此不适于需要内部栖息地的物种居住。
栖息地的大小决定了在其中生活物种的数量。栖息地的大小会影响最初在其中生活的物种数量,也会影响这些物种在其中持续生活的能力。小块的栖息地只能容纳体型较小,且数量很少的动植物,同时很少的数量使得它们容易灭绝。环境中很小的波动对大的群体没有太大的影响,而对小的群体来说,这可能是灾难性的,因此栖息地破碎化是物种灭绝的一个重要原因。小群体的物种数量变化是不同期的。在一个没有被分割的区域内减少的数量可以被邻近地区迁入数量抵消,而在一个被分割的区域内,栖息地之间的距离可能阻止邻近地区的迁入。另外,没有被使用并与其它栖息地分离的栖息地之间的边界也可能阻挡了物种的迁入。没有了周围物种的迁入,例如哥伦比亚斑点蛙之类的小动物都可能因此而灭亡。研究证明,25%的青年哥伦比亚斑点蛙要迁徙200米以上,而成年蛙也有4%要迁徙200米以上。迁徙的动物中,95%在迁徙地定居下来,说明迁徙对生存是很必要的。
解决方案
栖息地破碎化通常导致物种受到威胁或灭绝。可获得的栖息地对任何物种都是必要的,栖息地破碎化破坏了可获得的栖息地。在资源有限的情况下,是保护现有的几个小块栖息地好,还是开发一块大的荒地好,这个问题被称作是SLOSS问题(Single Large or Several Small,SLOSS debate)。一个解决栖息地破碎化的方法就是用保护或种植当地原有植被廊道的方法来连接起各个小块。这个方法可以缓解各个栖息地之间的孤立问题,又不必减少原有的内部栖息地。但大的栖息地也可能导致传染病更容易传播,有些情况下,保护依赖物种可能在分离的栖息地中不易得某些病。另一个解决方法是扩大小块的栖息地用以增加内部栖息地的大小。这个方法可能不切实际,因为已开发的土地一般价格较贵,并且需要很多的时间和精力去恢复自然生态。最好的解决方案是基于所保护的生物种类与生态系统而决定的。如果有更多可迁徙的物种,如鸟类,那么它们就不需要相互连接的栖息地。但如果有小动物,如啮齿动物,在开阔地上更容易暴露自己。这些问题一般属于集合种群和岛屿生物地理学。