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內蒙古地區城市化對生物多樣性的影響及維護措施

2016-05-14 09:01:28高明新潮洛濛阿斯茹
環境與發展 2016年4期
關鍵詞:維護影響

高明新 潮洛濛 阿斯茹

摘要:內蒙古地區分布豐富的生態系統類型,保存著許多孑遺物種、珍稀物種和特有種屬,且具有生態屏障功能,是我國生物多樣性的關鍵地區之一。伴隨著城市化在全球范圍內的迅速發展,內蒙古城市化水平顯著提高,并對生物多樣性和生態系統的功能造成了深刻的影響。內蒙古城市化引起了土地利用和土地覆蓋變化,導致生境破碎化,造成物種空間分布格局發生變化。此外,城市化進程中的人為活動,也改變了城市區域植物區系的組成和物種多樣性。因此有必要采取相關措施,保護城市化進程中的生物多樣性。

關鍵詞:城市化;生物多樣性;影響;維護;內蒙古地區

中圖分類號:X22 文獻標識碼:A 文章編號:2095-672X(2016)04-0001-08

DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2016.04.001

Abstract:Inner Mongolia region has rich ecosystem types and preserved many relic species, rare species and endemic species and has the function of ecological barrier, is one of the key areas of our biodiversity. With the rapid development of urbanization in the world, the urbanization level of Inner Mongolia has been greatly improved, and it has a profound impact on the biodiversity and ecosystem function. Inner Mongolia urbanization has caused the change of land use and land cover, resulting in habitat fragmentation, and the changes in the pattern of species spatial distribution. In addition, the human activities in the process of urbanization have also changed the composition of plant flora and species diversity in the urban area. So it is necessary to take some measures to protect the biological diversity in the process of urbanization.

Key words:Urbanization;Biodiversity;Effect; Maintenance;Inner Mongolia

引言

隨著社會經濟的發展,加速了城市化進程。全球城市人口的比例預計將從2010年的51.6%增加到2050年的67.2%(UN,2012),而全球建筑面積將增加三倍(Angel,2011)。世界各地城市化導致了景觀格局的巨大變化以及對生物多樣性、生態過程和區域可持續發展造成了深遠的影響(Forman,2008;Schneider et al.,2015;Wu,2014),其中城市化對生物多樣性的影響,是人們關注的焦點問題(Crane et al.,2005),同時城市化也被認為是引起當地物種快速減少和滅絕的主要的原因之一(Luniak,1994;McKinney,2006)。過去,發達國家(歐洲、北美、日本、澳洲等)已經有很多研究(McKinney,2006),而發展中國家這方面的研究較少(Pauchard et al.,2006)。我國學者王獻溥(1996)很早就對這方面進行了探討(王獻溥,1996);李俊生等(2005)在概述了城市化對生物多樣性影響的基礎上, 為今后對這方面的定量研究提出了幾點建議(李俊生等,2005);此外,許多學者從城市化對植物多樣性(馬克明等,2001;彭羽等,2007,2012)、鳥類多樣性(鄧嬌等,2014)、昆蟲多樣性(葉水送等,2013)的影響等方面都進行了研究。同時,隨著人們保護生物多樣性意識的增強,國內外也頒布了一些保護政策,并得到大力實施。比如農田恢復工程(英國)、退耕還林還草工程和天然林保護工程(中國)等,都對當地生物多樣性的保護具有重要意義。內蒙古作為生態敏感區、生態功能區,其城市化進程對生態系統及生物多樣性的作用尤為重要,直接影響區域生態安全。本文從內蒙古城市化對生物多樣性的影響方面進行綜述,旨在為內蒙古地區城市化進程中生物多樣性的保護提供參考。

1 生物多樣性及城市化的作用

1.1 生物多樣性的作用

生物多樣性是生物及其環境相互作用共同形成的生態綜合體,它不僅包括地球上所有的生物(植物、動物和微生物),也包括所有的生態系統,是所有與其相關的生態過程的總和(McNeely,1992;馬克平,1993)。它具有物種多樣性、遺傳多樣性和生態系統多樣性三個層次,其中物種多樣性是其核心內容(魏輔文等,2014)。生物多樣性對人類乃至整個生物圈都具有重要作用。首先,生物多樣性能夠調節和維持生態系統的平衡,如植物的光合和呼吸作用,動物對種子和花粉的傳播作用;其次,生物多樣性具有保持土壤肥力、涵養水源和調節局地氣候等重要作用,如緩解城市熱島效應;第三,生物多樣性是人類賴以生存和發展的物質基礎(馬克平,2015),為人們提供了食物、纖維、木材、藥材和多種工業原料,與人類衣、食、住、行的諸多方面都密切相關;最后,生物多樣性具有重要的科學研究價值,如盡可能多的基因,可以為育種提供更多可供選擇的機會。

1.2 城市化的作用

1.2.1 引起土地利用/覆蓋發生變化

城市化發展的一大特征就是人口和大部分生產、生活要素向城市不斷集聚,于是人們對各種生產、生活用地以及城市功能的需求也隨之增加,導致城市在空間上的擴展(邊學芳等,2005),而城市空間的擴展是土地利用轉變的直接驅動力(毛齊正等,2013)。城市邊緣地區土地覆蓋類型中耕地、林地、草地等土地類型大幅度地減少,取而代之是高密度的城市建筑用地、交通用地,其中耕地大面積減少的最主要原因就是非農建設用地的占用(耿玉環等,2007)。又如內蒙古新興的資源開發型城市——烏海市,就是在一望無際的草原中發展起來的;同時城市化也導致大部分城市的土地利用結構不合理,具有生產、生活用地面積大、園林綠化面積小的特點(舒琳,2010)。

1.2.2 引發生境條件變化

首先,城市化改變了城市氣候條件。城市建筑物密集、道路橋梁密度大,對風的阻力較大,風速弱,熱量散失難、城市溫度較高,易引發城市熱島效應;其次,城市下墊面發生變化。城市建筑物和道路所選材料多為沙石、瀝青和混凝土,地面過度硬化、不透水現象明顯、土壤功能下降;同時,城市空氣組成發生變化。城市機動車輛、工業企業數量多,城市大氣中二氧化碳、二氧化硫、氧化氮和臭氧等有害氣體含量高,大氣污染現象明顯;此外,城市景觀功能定位發生變化。城市是一個以人為主體、具有不同功能分區的復雜生態系統,城市不僅有金融商業區、工業區、居民區、文教區,還有城市游覽區、農業區和各種花園、庭園、公園等綠地系統,這些不同的城市功能區使城市生境呈現出高度的破碎性(Kendle et al.,1997)。

1.2.3 改變人文環境需求

城市化使越來越多的居民生活在城市中,造成城市人口膨脹,一方面城市化給城市居民提供了各種各樣的物質文明和精神文明的享受,但同時也導致了他們缺乏對自然生態系的了解和認識,甚至與之隔絕(Miller,2006)。而城市居民通常獲得親近自然的機會較少,大部分的人也只能從電視或媒體上去獲得對自然的間接感受,這種對自然生態系統的疏遠,也使人們缺乏對自然生態系統的認識和熱愛,更不會關心本土物種消失所帶來的各種問題(Adams,1987;Miller,2006),環保意識薄弱。城市化進程中人們親近自然的體驗和經歷逐漸喪失,被認為是導致生物多樣性喪失的根源之一(Miller,2006)。

2 內蒙古地區生物多樣性及城市化特點

2.1 內蒙古地區生物多樣性特點

內蒙古土地面積廣闊,跨越了不同的自然地帶,具有生態系統類型豐富且復雜的特點,保存著天然的針葉林、闊葉林、草甸、草原、荒漠以及荒漠沙地、荒漠綠洲、沼澤、濕地、河流、湖泊等生態系統類型(李靜等,2008)。

內蒙古地區物種具多樣性,不僅保存著若干古老的孑遺物種和珍稀生物,還分布著一些特有種屬(李靜等,2008)。比如,在內蒙古東部森林-草原交錯帶富有高的生物多樣性(王慶鎖等,2000),我國一些稀有的北極高山植物、北方針葉林植物在內蒙古大興安嶺北部山區也有分布(李靜,2008),而內蒙古特有生物種主要集中分布于西鄂爾多斯—東阿拉善(劉書潤等,1997)。鄂爾多斯西部的荒漠區分布的四合木(Tebratna mongolica)、半日花(Helianthemum soongolicum)、錦刺(Potaninina monglica)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、革苞菊(Tugarinovia mongolica)等都為珍稀物種,其中四合木、半日花都為當地特有物種,其余多為古地中海變遷的殘遺珍稀孤種植物(蘇金華等,2006)。

內蒙古地區屬半干旱、干旱大陸性氣候,生態環境極為脆弱,是我國生態環境保護的關鍵地區,起著生態屏障的作用(楊光梅等,2007),同時地跨“三北”,與蒙古國、俄羅斯聯邦相連,是跨界生物多樣性保護的重要區域。

2.2 內蒙古地區城市化特點

2.2.1 內蒙古城市化水平在上世紀80年代開始顯著提高,經歷了較快—緩慢—快速發展的城市化過程

1980-1989年是內蒙古城市化發展較快的時期,年均增長2.7%,因為隨著改革開放,大量的農村人口涌向城市謀求更好的發展,使從事工業、服務業的人員比重明顯提高,同時有效地提高了國內生產總值,推動了城市化進程;而1990-1999年期間內蒙古城市化增長出現緩慢現象,年均增長1.29%,主要是部分地區產業結構不合理,在長期的發展過程中限制了其產業的生產總值,沒能與國內生產總值同步增長,在此期間國家又對城市人口的統計標準做出調整,使城市人口比重明顯下降,影響了城市化真實水平;伴隨著西部大開發戰略的實施,2000-2011年期間是內蒙古城市化水平的快速發展時期,年均增長2.71%(烏敦等,2011);此外,從2002年開始,內蒙古經濟快速發展,國內生產總值的增長率連續八年全國第一,城市化水平和質量在經濟快速增長的推動下不斷提升。內蒙古的城市化水平在2011年達到56.2%,與全國平均城市化水平相比,超出了7.9個百分點(趙秀清等,2015)。

2.2.2 內蒙古城市化水平在空間上具有較大的地域差異性

由于內蒙古地理位置特殊,地跨西北、華北和東北這三大區域,按照這三大區域可將其劃分為內蒙古西部區(烏海市、巴彥淖爾市和阿拉善盟)、內蒙古中部區(包頭市、呼和浩特市、鄂爾多斯市、烏蘭察布市和錫林郭勒盟)和內蒙古東部區(赤峰市、通遼市、呼倫貝爾市和興安盟)(趙秀清等,2015)。這樣的分布格局使內蒙古的城市化水平在空間上呈現出顯著的地域差異性,整體上呈現出中西部偏高、東部低的宏觀分布格局,同時具有“呼包鄂”金三角經濟圈綜合城市化水平明顯凸起的空間分異現象(烏敦等,2009),并以高的集聚能力、工業化程度和發展速度為特征(楊光梅等,2007),而東部地區的經濟產業主要以畜牧業、農業為主,制約了城市化的快速發展。

3 內蒙古地區城市化對生物多樣性的影響

3.1 加劇景觀格局變化,造成生境破碎化

城市化導致了景觀格局組成的多樣性、地理空間的復雜性同時增加了生境破碎化(Wu et al.,2011;Wu,2000),使物種的景觀分布格局呈現出由鄉村或城市周邊保護區向城市中心區,城市中的許多分類單元包括植物(Kowarik,1995)、鳥類(Blair,1996;Blair,2001;Cam et al.,2000)、昆蟲(Denys et al.,1998;McIntyre,2000)以及哺乳類動物(Mackin-Rogalska et al.,1988)的物種多樣性呈現出明顯的遞減趨勢。

以內蒙古鄂爾多斯特有的蒺藜科單種屬植物四合木(Tetraena mongolia)為例,甄江紅對四合木分布區景觀格局進行研究發現,1997-2005年四合木分布區景觀格局趨于破碎,景觀結構更加復雜,工礦及城鎮用地面積大幅度增長,同時,工礦發展和城市化進程中不合理的土地利用方式是造成四合木減少及其分布區景觀格局變化的直接原因(甄江紅等,2009)。而秦山等人對烏海市四合木小灌木景觀分布格局研究發現,伴隨著城市化的快速發展,距離城區越近,人為干擾越嚴重,景觀越為破碎,斑塊越不規則,同時距離城市中心越近,四合木分布面積越小,生境破碎化程度越高(秦山等,2014)。

3.2 城市區域植物區系發生變化

城市化過程的不斷加劇和人類活動長期影響,城市區域自然植被中少年生草本植物在城域區系中占有數量優勢,其中,雜草作為特殊的自然植被類型,在市域植被結構中發揮著重要作用。城市硬化地面的不斷擴大,工程建設中的排水措施,城市生境旱化;人們有意識的改造環境,如除草、踐踏、傾倒雜物等;同時,城市物質流動高、人類流動量大、交通運輸業發達;而雜草對這種高強度、高頻度的人為干擾具有強適應性和高的可塑性,即使在強烈的城市化進程中也能很好的生存和繁衍,在城域自然生長植物區系中占有一定優勢度。

雍世鵬等(1999)對呼和浩特市域植物區系和植被調研分析后發現,市域內自然植被所占面積比例較小,一、二年生雜草廣布種對呼和浩特市域自然生長植物區系的構建起主要作用,雖然仍具有地帶性草原植物區系的特性,但是隨著城市化進程的不斷加快、人為活動和干擾的增強,這種自然植物的作用必然將會進一步顯著減弱(雍世鵬等,1999)。

3.3 城市物種多樣性發生變化

城市綠地中外來物種的引進對城市本土物種所占比例及物種多樣性起到重要影響。城市在規劃過程中城市綠地的建設往往人為的引進一些具有觀賞價值的植物,外來植物品種得到大面積的種植,造成大量的本土物種直接被外來引進種代替,且引入的數量和速率遠遠超過了本地物種消失的速率(Sax et al.,2005)。韓軼等人(2005)通過對包頭市綠化樹種調查分析表明,包頭市城市綠化樹種中鄉土樹種較少,占全部綠化樹種的 41%,而引進樹種占59%。無論常綠樹種、落葉樹種、喬木樹種或灌木樹種,引進種都大于鄉土種(韓軼等,2005)。

城市鳥類物種豐富度低,且多為伴人物種。石春芳研究了呼和浩特市區鳥類物種多樣性后發現,與城郊鳥類棲息地相比,城市居民區鳥類密度、豐富度指數、生物量較低,其中家鴿(Columba Livia Gmelin)的數量最多,其次都是一些伴人物種,如樓燕(Apus apus)、樹麻雀(Passer montanus)、家燕(Hirundo rustica)、喜鵲(Pica pica)等,同時在城市中心商業區,擁有最低的鳥類物種多樣性(石春芳,2005)。Marzluff(2001)對世界許多城市鳥類多樣性分布格局概述后,認為城市化是導致城市中心區鳥類物種豐富度下降的最主要的驅動力之一(Marzluff,2001)。

同時,城市建設中的干擾作用,常常使本地物種生境遭到破壞,改變了其正常的群落演替和競爭機制,使其在競爭中處于不利地位(Byers,2002),而外來物種往往具有高適應能力,生長繁殖速度快,擴散傳播能力強的特點,從而有利于它們的入侵,易于取代本土物種占據新的生態位(Shea et al.,2002)。內蒙古包頭、呼和浩特市的城市綠化中國槐是較為常見的引進種,適應性較強,不論是作為行道樹還是庭園樹均生長良好,能發揮較好的綠化效果;而已引種的火炬樹(Rhus typhina),在呼和浩特市各大公園給本土植被的正常生長和繁殖帶來了威脅,造成了嚴重的生物入侵(陳德力格呼,2011)。

4 城市化過程中生物多樣保護措施

4.1 正確評估地區生物多樣性特點和功能

依據現有的生物多樣性評價體系和標準,選擇適當的評價指標,遵循科學性、代表性、實用性原則,進行地區生物多樣性詳細的調查、評估和監測,對地區生物多樣性做出正確的評價,并對地區生物進行科學的等級分類,有助于我們了解地區生物多樣性特點及功能,并且有針對性地進行保護,更能有效地達到保護生物多樣性的目的。

4.2 開展生物多樣性保護的景觀生態規劃

景觀生態規劃就是利用景觀生態學原理及相關的科學知識,遵從景觀規劃的四大原則(自然優先原則、持續性原則、針對性原則、綜合性原則),將原有的景觀類型和新的資源成分重新分配、組合,構建人與自然相協調的新的景觀格局,實現整體景觀功能最優化和生態保護效益最大化的目的。合理的景觀規劃也給生物多樣性保護提出了最有效的解決方案。保護生物多樣性的合理景觀生態規劃可以通過保護核心棲息地、建立緩沖區、構筑廊道、增加景觀異質性和引入或恢復棲息地等來實現(俞孔堅等,1998)。

4.3 合理設計城市綠地系統的群落組成和結構

雖然城市被認為是人工干擾過的生態系統,但城市綠色空間為城市居民提供了重要的生態系統服務。如凈化空氣,涵養水源,防止水土流失,減輕噪音污染,提供動植物棲息地,提高房地產價值,改善鄰里關系和景觀美學,增強人體心理健康等(Wu,2014),不僅如此,城市綠地系統的“沃島效應”也對保護生物多樣性具有重要作用。

有研究發現隨著經濟水平和人們生活質量的提高,對城市綠地系統的需求增加,城市綠化在城市建設中的作用會愈來愈引起人們的普遍關注,人們不僅會花費更多的時間和資金構建綠地植被(Hope et al.,2003),而且更加強調保留天然森林和自然景觀,并強調鄉土物種的選擇和合理配置(王獻溥,2000)。要因地制宜地的對城市綠地系統進行景觀規劃,尤其要以本土物種為主,對喬木、灌木、草本和藤本植物進行合理、科學的空間搭配,構建層次分明的植被群落結構。既能有效的恢復原有生境,又能創造出具有綠化、美化、香化和抗污染特性的城市新景觀,還能為城市動物提供棲息地,從而達到保護城市生物多樣性的目的。

4.4 科學評價引進及合理利用引進種

外來物種又可稱為非土著物種,人們往往認為外來物種都是不好的東西,具有危害性,將外來物種一概“污名化”,但實際上外來引進物種不等同于外來入侵物種。早在新石器時代人類社會就開始不斷地將別處的植物、動物物種引進到自己的家園,并進行培育或種植。然而某些外來物種的引進不但沒有對當地的生態系統造成危害,反而在特定的時期給引入地帶來了巨大的經濟效益。而我們應該警惕的只是其中的一少部分,就是所謂外來入侵物種,即破壞生態系統平衡、給人類健康和其他物種生存繁衍帶來威脅的外來種,比如水葫蘆、紫莖澤蘭、互花米草等。所以科學的評價引進物種,并合理利用引進物種,對防治物種入侵,保護生物多樣性及生態安全尤為重要。

4.5 加強教育宣傳,提高人們保護意識

保護生物多樣性,絕不僅僅是政府和科學家的事情,它是一項關乎每個公民的長期且艱巨的歷史任務,應該從提高公民保護生物多樣性的意識開始(吳人堅,2001)。首先,樹立生物多樣性的保護意識應該從學齡前兒童的教育入手,并且在小學和中學的教科書中要逐漸加深生物多樣性保護的相關內容,形成一個深刻的認識過程。亦可在城市綠地和公園內設置宣傳標牌,對動植物種類、特點、生活習性進行簡要說明,加深人們對城市物種的了解。政府和環保人員應有目的、有計劃的創辦一些人與自然親近的活動,既能使人們參與其中,又能起到保護的目的。

4.6 利用城市居民的需求,保護綠地生物多樣性

伴隨著城市化進程步入快速發展階段,城市在性質、功能及其規模結構等方面都發生了巨大的變化。尤其是城市規模的不斷擴大使城市外圍的一些綠色空間(如,草地、林地等)被大量的工業用地、密集的樓群、硬化地面所代替,造成綠地系統大面積減少,甚至消失,生態環境逐漸惡化,污染加劇。于是人類開始慢慢認識到城市綠地系統的重要性,城市綠地不僅能提供重要的社會、經濟、美學(Chiesura,2004)和健康(Ulrich,1984)等方面的量變效益,也可以讓城市居民在公園綠色空間中感受“回歸自然”(Fuller et al.,2007)。所以如今人們對城市綠地的功能需求不僅體現在游憩休閑,也體現在城市綠地的生態服務功能、社會文化傳播功能、保護生物多樣性功能和其具有的價值功能等。

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收稿日期:2016-07-29

基金項目:國家自然科學基金項目(31060117);內蒙古自然科學基金項目(2015MS0325).

作者簡介:高明新(1991-),女,內蒙古赤峰市人,內蒙古大學碩士研究生,主要研究方向為城市生態學.

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