生境破碎化对城市化地区生物多样性影响的研究

生境破碎化对城市化地区生物多样性影响的研究

【摘要】：生境破碎化是城市化地区生物多样性减少的主要原因。本文应用生态学的理论、方法和遥感、GIS技术,对苏州市的生物多样性现状和问题,生境破碎化状况和动态,以及景观格局演变进行了研究,探讨了近20年来苏州城市景观格局演变的机理及驱动机制,并提出了苏州市生物多样性保护规划方案。研究结果有助于揭示由于城市化进程的快速发展,人类干扰的加剧而导致的景观演变和生物多样性变化的机理,为城市化地区的生物多样性保护和规划提供新的视角和理论依据。论文主要研究结果如下:1、苏州市的植物、鸟类、鱼类和两栖类物种通过近两年的调查,记录到苏州市建成区范围(674.6km~2)内分布了134科400属623种植物,其中本地植物466种;苏州市域范围(1650km~2)内共有植物145科466属共778种,其中本地植物有616种。本地植物指数分别为0.75和0.79。从区系成分来看,全市有151属为热带分布,占39.02%,温带分布236属,占60.98%,温带成分占首位。建成区的区系成分与市域的几无差别。说明了该地区处于北亚热带南缘的特征。主要外来入侵植物有加拿大一枝黄花(Solidagocanadensis)、豚草(Ambrosiaartemisitifolia)、水花生(Alternantheraphiloxeroides)、凤眼莲(Eichhorniacrassipes)等。建成区的绿化植物集中在一些种类上,特别是道路绿化常用植物,香樟(Cinnamomumcamphora)、悬铃木(Platanusacerifolia)、红花檵木(Loropetalumchinense)、小叶黄杨(Buxusmicrophylla)、龙柏

(Sabinachinensiscv.kaizuka)和毛鹃(Rhododendronpulchrum)等使用频度均大于20%,而香樟出现频度超过了70%,说明道路绿化树种在乔木层次上比较单一。而在苏州自然群落中分布的苦槠(Castanopsissclerophylla)、青冈(Cyclobalanopsisglauca)、紫楠(Phoebesheareri)、木荷(Schimasuperba)、冬青(Ilexchinensis)、朴树(Celtissinensis)、三角枫(Acerbuergerianum)、楝树(Meliaazedarach)、南京椴(Tiliaqueliana)、山合欢(Albizziakalkora)和栎类(Quercusspp)等是未来丰富道路绿化树种的潜在资源。主要的植被类型有①常绿阔叶林:苦槠群落、紫楠群落、木荷群落;②落叶阔叶林:栓皮栎群落、枫香群落、化香群落;③针阔叶混交林:马尾松+枫香群落;④针叶林:马尾松群落、湿地松群落、杉木群落;⑤次生灌丛:白栎+乌饭群落、白栎+篌竹群落;⑥水生植被:芦苇群落、牛鞭草群落。⑦农田植被。共记录到鸟类203种,隶属于12目44科。其中国家一级保护鸟类有黑鹳(Ciconianigr)、白鹳(Ciconiaciconia),中华秋沙鸭(Mergussquamatus)3种,二级保护30种。新增19种记录。苏州市域的鸟类多样性指数为3.45,建成区为3.12。记录到鱼类48种,隶属7目15科38属。太湖地区曾有107种鱼类记录,由于河口水闸的使用、围湖造田、过度捕捞、环境污染等等原因,有相当大部分种类,尤其是洄游性种类已经绝迹多年,如中华鲟(Acipensersinenis)、松江鲈鱼(Trachidermusfasciatus)、暗纹东方鲀(Takifuguobscurus)、胭脂鱼(Myxocyprinusasiaticus)、长吻鮠(Leiocassislongirostris)等。2、苏州的生境破碎度指数及历史变化采用的遥感信息为1987年、1995年,2001年,2005年四个时相的LandsatTM

影像,结合外业实地调查,通过ERDASIMAGE遥感分析软件和ARC/INFO地理信息系统软件进行数据分析处理,得到四个时相的生境破碎度指数为0.2854、0.2901、0.3012、0.3404,逐年增加趋势明显。

3、生境破碎化对生物多样性的影响对植物种群的影响:通过苏州3大类9个类型群落的物种丰富度分析,草本类群落(农田、农田杂草、山地草本)的物种丰富度指数最小,人工林群落(人工果林、毛竹林和人工针叶林)的物种丰富度分别为3.76、3.7

4、4.06,自然林群落(次生灌丛、阔叶落叶林、常绿阔叶林)的物种丰富度分别为3.20、3.33、3.62。在自然林群落中,其物种丰富度指数是由次生灌丛→落叶林→常绿林逐步增加。而人工林地由于边缘效应和驰豫(relaxation)效应的作用而出现人工林群落的物种丰富度大于自然林群落的现象。对两栖动物的影响:通过历史资料的分析,上世纪八九十年代,苏州的两栖动物的Shannon-winner生物多样性指数是2.25,而本次调查则已降到2.10,这与生境破碎度指数当时的0.285和目前的0.340密切相关。对鸟类的影响:通过对市区9个公园的生境破碎化相关的结构、连通性、隔离度、人为干扰等12个特征变量与鸟类数量和出现频率的相关分析,发现常见鸟类中,麻雀(Passerrutilans)和乌鸫(Turdusmerula)对生境面积存在显着的相关关系;而黄雀(Carduelisspinus)、黄腹山雀(Parusvenustulus)、红头长尾山雀(Aegithalosconcinnus)、树鹨(Anthushodgson)、棕头雅雀(Paradoxorniswebbianus)以及小鸊鷉(Trachybaptusruficollis)受到人为干扰的影响较为明显;白头鹎(Pycnonotussinensis)和珠颈斑鸠(Streptopeliachinensis)的数量与生境

斑块的形状指数呈负相关;麻雀的数量随着斑块中灌木层密度的增加而上升;白鹡鸰(Motacillaalba)随着乔覆盖度的增加而减少。大山雀(Parusmajor)和白俏鸰的数量和生境周缘与建筑相接的比例呈正相关。对群落生物多样性的影响:通过苏州境内常绿阔叶林面积大于3km~2的五个丘陵山地,共42个样方的分析,南阳山、穹隆山、七子山、灵岩山、官山的生境破碎度指数分别为0.14、0.21、0.20、0.32、0.38,其生物多样性指数分别为 2.52、2.41、2.17、2.16、2.18,两者呈显着的负相关,相关性指数为R=-0.962。生境破碎化引起的景观演变及特征:通过1987年、1995年、2001年、2005年四个时相的景观格局变化分析,四个时相的生境破碎度指数增加了16.2%。斑块密度增加了52.3%,平均斑块面积减少了86.1%。耕地、绿地、农农村建设用地的破碎度明显增加,而城市建设区和湿地2个景观类型的斑块破碎度有所降低。从景观水平的斑块边缘复杂程度来看,斑块边缘形状趋于复杂,其形状指数增加了23.1%。从不同景观类型景观格局变化分析,四个时相耕地面积减少,破碎度指数增加;绿地面积由减少到增加,而破碎度指数增加;湿地的平均斑块面积下降,破碎度指数减少;城市建设区面积增加,破碎度指数先降后升。4、苏州市的景观格局演变及其驱动力以苏州1987-2005年的社会经济统计资料为基础,选择人口类、经济发展类、投资类、生活收入类共4大类共13个指标为自变量来分析景观变化的驱动力,其中,非农业人口占总人口的比例、国内生产总值、全社会固定资产投资额、农村居民人均纯收入与生境破碎度关系较大,而贡献率最大的为GDP和全社会固定资产投资额指标。5、苏