生境破碎化也叫生境破碎、生境片段化,是指由于人為或自然原因使得原來大面積連續分布的生物棲息地被分隔,致使種群被分割的現象。生境片斷化不僅使得生境的面積減少,同時使得各個小生境之間產生一定空間距離隔離、中心離邊界的距離變小。生境破碎化是生物多樣性大量喪失的主要原因之一,但在某些情況下,緩慢的生境破碎化可能會促使新的物種產生。
簡介
生境破碎化(Habitat fragmentation)是指對生物物種、種群、群落的生存繁衍起干擾、抑制作用的因素分割、壓縮生境的過程。它是一種地景尺度的現象、斑塊尺度的過程,涵蓋了斑塊區域、斑塊形狀復雜性與邊緣效應。
生境破碎是由于人為因素或環境變化而導致景觀中面積較大的自然棲息地不斷被分隔破碎或生態功能降低而形成。主要有兩方面的表現:①形態上的破碎化;一方面隨著人類活動的增強而導致景觀中破碎生境地的增加,其結果是適宜于生物生存的棲息地面積急劇減小,在相當程度上降低了棲息地保護物種的生態功能;另一方面隨著斑塊形狀(棲息地)的復雜化(破碎化),結果是導致斑塊邊緣效應的增強,導致自然棲息地核心區面積減少,在極大程度上減弱了棲息地保護生物多樣性的功能。②生態功能上的破碎化;指棲息地(斑塊)內部生境的破碎化,主要是由于氣候條件、人為活動的影響而造成棲息地內部生態環境質量的下降,或由于自然環境因子在空間組合上的不匹配而導致生境適宜性的降低或在空間分布上的破碎化;由于在形態上沒有明顯的變化,往往導致生態學家對它的忽視。前一個方面的生境破碎化對生物物種的影響已經引起了生態學界的高度重視,并開展了大量的研究工作,環境質量下降或自然景觀因子在空間上的不匹配而造成的破碎化尚未引起足夠的重視。
棲地破碎化具體來說包括下列五個現象:棲息地的總面積減少、棲地面積與邊緣的比值下降、棲息地從原本的棲息地被互相隔絕、一塊大棲息地被分割成多塊小的斑塊(patches)、每塊棲息地的平均面積減少。破碎化不只造成了棲息地的減少,也使斑塊更小、更孤立,改變了殘存棲地的性質。
原因
自然因素
由火山運動,大火,氣候變化所致的棲息地破碎化已在化石中找到證據。例如,三億年前歐美大陸熱帶雨林中的棲息地破碎化導致了兩棲綱多樣性大大減少,但同時相對干燥的氣候又引起了爬行綱的大繁榮。
人類因素
當人類清除當地植被來進行農業生產、鄉村發展、城市化或建設水電站時,常常導致棲息地破碎化。各個斑塊之間被作物,道路,牧場甚至是荒地所隔離。荒地常常是熱帶雨林中的刀耕火種的結果。在澳大利亞中南部南威爾士的玉米帶,90%的原始植被都被砍伐;99%的北美高草草原都被清除,導致了嚴重的棲息地破碎化。棲息地破碎影響生物多樣性的主要途徑是減少一個小生態系統中可利用棲息地(如雨林,北方針葉林,海洋,濕地等)的數量。棲息地破碎化包括一定的棲息地破壞。植物與固著型微生物通常直接受到破壞。動物(尤其是鳥類與哺乳綱)聚集在剩余的棲息地中,導致了競爭加劇。
影響
棲地破碎化對生物物種的可能影響有:
面積效應:對特定棲地環境依賴性高、領域需求量大或流動性高的生物影響較大。
邊緣效應:造成棲地的邊緣化提高,如物理性的光照、風力的變化,或生物性的被捕食機會提高、避敵場所減少等。
隔離效應:使物種的遷移距離增加,造成個體擴散機會的困難,易造成物種內的基因多樣性降低。
棲地破碎化還導致內緣比(斑塊內部與邊緣區域的面積比例)減小,邊緣效應增強。光照、溫度、風可以導致整個小環境周圍與內部的變化。森林大火在濕度降低,風力增強的地區更易發生。外來或有害物種可能很容易就能在這樣混亂的環境中生存,原有物種的單一化通常使原來的生態系統受到破壞。而且,在一個小塊邊緣的棲息地與內部的氣候不同,使內部的物種受益。小塊的棲息地因此不適于需要內部棲息地的物種居住。
棲息地的大小決定了在其中生活物種的數量。棲息地的大小會影響最初在其中生活的物種數量,也會影響這些物種在其中持續生活的能力。小塊的棲息地只能容納體型較小,且數量很少的動植物,同時很少的數量使得它們容易滅絕。環境中很小的波動對大的群體沒有太大的影響,而對小的群體來說,這可能是災難性的,因此棲息地破碎化是物種滅絕的一個重要原因。小群體的物種數量變化是不同期的。在一個沒有被分割的區域內減少的數量可以被鄰近地區遷入數量抵消,而在一個被分割的區域內,棲息地之間的距離可能阻止鄰近地區的遷入。另外,沒有被使用并與其它棲息地分離的棲息地之間的邊界也可能阻擋了物種的遷入。沒有了周圍物種的遷入,例如哥倫比亞斑點蛙之類的小動物都可能因此而滅亡。研究證明,25%的青年哥倫比亞斑點蛙要遷徙200米以上,而成年蛙也有4%要遷徙200米以上。遷徙的動物中,95%在遷徙地定居下來,說明遷徙對生存是很必要的。
解決方案
棲息地破碎化通常導致物種受到威脅或滅絕。可獲得的棲息地對任何物種都是必要的,棲息地破碎化破壞了可獲得的棲息地。在資源有限的情況下,是保護現有的幾個小塊棲息地好,還是開發一塊大的荒地好,這個問題被稱作是SLOSS問題(Single Large or Several Small,SLOSS debate)。一個解決棲息地破碎化的方法就是用保護或種植當地原有植被廊道的方法來連接起各個小塊。這個方法可以緩解各個棲息地之間的孤立問題,又不必減少原有的內部棲息地。但大的棲息地也可能導致傳染病更容易傳播,有些情況下,保護依賴物種可能在分離的棲息地中不易得某些病。另一個解決方法是擴大小塊的棲息地用以增加內部棲息地的大小。這個方法可能不切實際,因為已開發的土地一般價格較貴,并且需要很多的時間和精力去恢復自然生態。最好的解決方案是基于所保護的生物種類與生態系統而決定的。如果有更多可遷徙的物種,如鳥類,那么它們就不需要相互連接的棲息地。但如果有小動物,如嚙齒動物,在開闊地上更容易暴露自己。這些問題一般屬于集合種群和島嶼生物地理學。
參考資料 >