理论教育 生境破碎化影响荒漠植物种子昆虫生态

生境破碎化影响荒漠植物种子昆虫生态

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:生境破碎化与生物多样性的关系一直是理论生态学的研究热点。Fahrig认为,生境破碎化本身对生物多样性的影响是积极的。目前,关于生境破碎化对生物多样性的影响究竟是负效应、正效应还是无效应,不同的学者由于研究对象不同、研究尺度不同而有不同的认识。

生境破碎化影响荒漠植物种子昆虫生态

从国际当前正在实施的生物多样性科学计划和规划的研究内容及生物多样性的研究进展来看,生物多样性变化与生态系统功能、生物多样性和生态系统服务的价值评估、生物多样性与气候变化、生物多样性的长期动态监测、生物多样性的评价指标等已成为当前国际生物多样性研究的几个热点(李延梅等,2009)。从研究途径上看,主要有由下而上(Bottom-Up)和由上而下(Top-Down)两条途径,前者强调系统的组分作用,利于揭示自然状况下生物多样性发生、维持、丧失的微观机制,后者强调人为干扰下景观格局的改变对遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性的影响,注重景观多样性与生物个体行为、种群、群落动态及生态系统在不同时空尺度上的作用,并据此制定相应的生物保护战略。在研究方法上,除了基于物种丰富度的大尺度方法确定生物多样性热点外,指示种、高级分类单元环境模型和景观异质性等都是常用的方法,但是景观特征以及基于景观特征的不同空间尺度指标在研究生物多样性之物种丰富度方面也是必须要考虑的。

目前,造成生物多样性丧失的原因有以下几个方面(刘建峰等,2005):(1)栖息地的消失;(2)栖息地(景观)的破碎化;(3)外来种的入侵和疾病的扩散;(4)过度开发利用;(5)水、空气和土壤的污染;(6)气候的改变。其中生境破碎化、生境丧失和生境退化是生物多样性丧失的最主要原因。

生境破碎化与生物多样性的关系一直是理论生态学的研究热点。生境破碎化问题,尤其是生境破碎化给动植物生长繁衍、生物多样性带来的影响,20 世纪80年代初已引起许多国外学者的关注,并在这方面开展了大量的研究。近十几年生境破碎化与生物多样性的关系研究主要包括生境破碎化对生物多样性的影响(遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性)、边缘效应、生物对破碎景观的适应、小斑块对维持生物多样性的重要性这4 个方面(武晶等,2014)。

生境破碎化对生物多样性的影响十分复杂,既有负效应,也有正效应,甚至还有无效应(Fahrig,2003,2017a;吴倩倩等,2017),生境破碎化概念的不一致是原因之一,其内在机制具体包括面积效应、边缘效应、隔离效应、异质效应、斑块格局效应、干扰效应、遗传效应和种间竞争效应等(吴倩倩等,2017)。

(一)生境破碎化对生物多样性的负效应

大量研究发现,生境破碎化减少了当地的生物多样性,这主要是面积效应、边缘效应、隔离效应对生物多样性的负面影响导致的。面积效应是指破碎化减小种群的生境面积,从而减小种群大小,甚至导致物种的局部灭绝。根据岛屿生物地理学的物种—面积关系,面积是影响物种丰富度的重要因素,破碎化生境的面积越大,所具有的物种越多。边缘效应是指在两个或多个不同性质的生态系统(或其他系统)交互作用处,某些生态因子(可能是物质、能量、信息、时机或地域)或系统属性的差异和协同作用而引起系统某些组分及行为(如种群密度、生产力和多样性等)的较大变化。破碎化使生境面积减小,生境的边缘增加,从而增强边缘效应的作用。隔离效应是栖息地片段化过程中产生了大量小面积斑块,这些斑块之间存在不同程度的地理隔离。斑块中种群压力大的部分个体无法扩散到相邻的斑块,而且不能从邻近斑块得到支援;隔离会使各斑块中的种群因为种群太小且无法与周边种群进行基因流交换而产生严重的近交衰退现象。

(二)生境破碎化对生物多样性的正效应(www.daowen.com)

生境破碎化对生物多样性的正效应在生境破碎化的研究中容易被忽略。Fahrig(2003)认为,生境破碎化本身对生物多样性的影响是积极的。生境破碎化能够加强捕食者—被捕食者系统的持续性,增强竞争优势物种的稳定性。另外,生境破碎化对生物多样性的积极影响还包括:(1)迁入率增高;(2)天敌数量减少;(3)生境异质性增强;(4)边缘效应增大:某些物种不受边缘效应的影响,并且边缘物种的数量会有所增加(吴倩倩等,2017)。

(三)生境破碎化对生物多样性的无效应

近年来,一些生态学家认为,生境破碎化影响生物多样性的机制纯粹是面积丧失造成的,生境破碎化本质上就是生境丧失作用。在地中海地区的片段化灌丛景观中发现,植物和甲虫的变化是由生境丧失导致的,而和隔离无关;引起较大争论的生境总量假说(habitat amount hypothesis)认为,景观中的生境总量,而非其他因素,决定了单位面积生物多样性(吴倩倩等,2017)。

Fahrig(2017b)在对景观规模实证研究的回顾中发现,生境破碎化本身(habitat fragmentation per se)的生态效应(碎片独立于栖息地数量)通常是无效应的,随着物种多度、物种发生率、物种丰富度及其他随着生境破碎化程度的加大而产生的变化表现出显著的正效应关系。Fletcher 等(2018)认为到目前为止的研究表明,生境破碎化本身通常具有负面的生态效应,这一观点主要是从斑块尺度模式和机制(斑块大小和隔离,以及边缘效应)及生境破碎化的景观尺度中推断出来的。Fahrig 等(2019)认为这种推断是不可靠的,因为:(1)它忽略了其他机制,特别是在景观尺度下(例如栖息地多样性增加、扩散风险、景观互补)的一些效应可以消减在斑块尺度机制效应中;(2)将小尺度机制外推到大尺度格局上实际上并不是这个格局的实际情况,而是必须在一个更大尺度范围内进行测试。

目前,关于生境破碎化对生物多样性的影响究竟是负效应、正效应还是无效应,不同的学者由于研究对象不同、研究尺度不同而有不同的认识。

总之,景观破碎化对生物多样性的影响涉及景观的破碎化程度、斑块大小、隔离度、生境质量、边缘效应及周边景观等因子,景观破碎化不仅导致适宜生境面积的丧失,而且能够引起适宜生境空间格局和生境质量的变化,从而影响物种在景观中的扩散、迁移、繁殖和建群等生态过程,并从个体、种群动态、群落结构、生态系统等方面作用于生态过程的各个环节。

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