绿道的生态保护功能

绿道的生态保护功能

1城市绿道的发展绿色道路出现在步行、狩猎、划船等项目中。它是一个私人娱乐设施和大型水面，可以让人们从生活区域方便地进入开放空间。绿道以改善人们休闲娱乐方式为主要目的,多采取公园与绿地系统连接的方式进行规划。然而,在城市发展面临人口激增、基础设施不完善、资源环境恶化等压力的情况下,人们逐渐发现绿道作为生态环境保护手段所拥有的灵活性、可操作性和有效性。20世纪90年代,绿道成为保护生物学、景观生态学、城市规划和风景园林等多个学科交叉的研究热点,国际绿道运动迅速发展。这一时期,绿道的生态功能开始得到充分的重视。研究表明,绿道的生态功能包括栖息地保护、野生动物保护、防洪、水资源保护、生态修复和城市景观美化等。2动植物物种保护当前,全球面临着生境破碎化的危机,越来越多生物赖以生存的自然栖息地逐渐丧失或者破碎化,物种保护已成为人类面临的重大课题。绿道作为生态保护的一种重要手段迅速发展,这主要得益于物种保护生态学的两大基础理论——岛屿生物地理学理论和异质种群理论。2.1岛屿面积与物种数量的对应关系岛屿生物地理学理论是生物多样性保护研究的重要指导理论之一,它为物种保护提供了十分宝贵的理论财富,如将许多现实的生境喻为岛屿、建立了物种丰富度与面积关系模式、试图寻找小物种灭绝的原因、提出了避难所设置的原则以及自然保护区设置的理论基础等。很久以前人们就意识到岛屿的面积与物种数量之间存在着一种对应关系,MacArthur和Wilson的岛屿生物地理学理论阐述了岛屿上物种的丰富度与面积的关系,其关系通常用下式表示:在公式(1)中,S代表物种丰富度,A代表岛屿面积,C代表与生物地理区域有关的拟合参数,Z代表与到达岛屿难易程度有关的拟合参数。由于岛屿生物地理学理论起源于海洋岛屿中的物种研究,如果将其广泛应用于陆地生境岛屿的研究必将产生一定的局限性,如物种数量与面积的关系就很难准确地反映环境的异质性。但是,这并不影响岛屿生物地理学理论在绿道规划中的应用,特别是在区域尺度上,岛屿生物地理学理论有助于理解区域景观生态过程与功能,指导绿道规划占领具有战略意义的、关键性的景观元素和空间,对于区域生态安全格局的构建具有基础作用。2.2岛屿生物生态学的意义异质种群是指在相对独立的地理区域内,由空间上相互隔离但又有功能联系(一定程度的个体迁移)的两个或两个以上的局部种群组成的种群镶嵌系统。异质种群理论关注的是局部种群之间个体迁移的动态以及物种的续存条件。异质种群理论在保护区设置的原则上与传统的岛屿生物学理论所倡导的观点有很大不同,它认为建立若干个小保护区要比建立与其面积之和相等的一个大保护区好。一般理论认为,一个大的保护区能保护较多的物种,但是它在抵御环境性灾难时有不利的方面。例如,一场火灾可能使大的保护区的大部分物种遭受灭顶之灾,如果是分散的若干小保护区,火灾的影响就不会波及全部区域。随着人类活动对环境影响的日益加剧,这种考虑变得十分必要。当前,自然栖息地破碎化程度越来越高,由此带来了对许多物种长期续存的威胁,而异质种群理论恰恰关注的是这种具有不稳定局部种群物种的区域续存条件,目的是避免物种的局部灭绝,乃至物种的最后灭绝(图1)。显然,仅仅关注物种丰富度和面积关系的岛屿生物地理学理论对于此类问题的解决就显得力不从心。异质种群模型拯救了那些被岛屿生物地理学理论忽略的小生境,这样的一些特殊生境可能会拥有数量惊人的物种以及一系列的地方特有种。应该看到,局部区域暂时存在的物种(如逃逸物种和演替早期物种)的保存对于区域物种长期续存是至关重要的。在这种情况下,区域绿道网络对于生物多样性的保护更具有现实意义。绿道网络在自然保护设计上着重强调将分散的栖息地碎片用绿廊联络起来,它可以巧妙地解决物种相关性灭绝和扩散问题之间的矛盾,这样的设计既保护了居群之间的独立性,又能实现居群之间的再定居。3景观生态功能的个绿道规划的战略目标是防止(或减轻)栖息地破碎化、土地退化、城市无序扩张和土地利用改变的无法控制,建立一个支持基本生态功能,保护重要的自然和文化资源,不损害景观的可持续土地利用方式。美国马萨诸塞大学的JackAhern教授提出了绿道的四种主要策略,即保护性策略(Protective)、防御性策略(Defensive)、进攻性策略(Offensive)和机遇性策略(Opportunistic)。3.1美国的生态绿道规划当绿道现有的情况是支持可持续的景观过程和格局时,可采用保护性策略。这种策略虽然保护了绿道内部景观不会被人为改变,但不能保证绿道周边景观不被改变。一般来说,世界遗产、国家公园和大型栖息地等地区的绿道规划常常会采用保护性策略。佛罗里达州绿道规划是运用保护性策略成功的经典案例。其基本理念是用游憩散步道将重要的野生动物栖息地连接起来。首先,规划利用GIS(地理信息系统)将佛罗里达州的野生动物栖息地按照重要性分成六级,并在地图中进行标注;其次,通过与群众和土地所有者的沟通交流,对规划进行修改,从而得到了更加合理可行的绿道规划图。为了向更多人解释和推广佛罗里达州绿道规划的意义,佛罗里达州政府绘制了佛罗里达州绿道概念图。这幅图通过简单的图示解释了该项绿道规划的结构和意义,即用廊道把不同的栖息地连接起来。3.2对于已经存在的土地,是绿道当现有的绿地是破碎的、少量的,且互相之间没有联系时,就要采用防御性策略。这种策略针对土地破碎化所带来的负面影响,将会发挥一定的作用,如减缓或者停止这种破碎化进程,以保护已经受损的土地。虽然很多人认为防御性策略不够有效,是亡羊补牢的方式,但通过这种策略,绿道可以加强对不断减少的自然资源的保护。美国威斯康辛州、伊利诺伊州和印第安纳州的绿色基础设施规划均设置了一些高度城市化的区域。在这些区域中可以看到一些线形、块状的绿地,这便是在防御性理念指导下保护起来的城市绿地,同时,还可以将它们理解为大尺度上的城市绿色基础设施。3.3非友好景观策略当规划已有清楚的目标,并需要建立一种更优的景观格局时,应采用进攻性策略。这种策略的主要目标是在非友好的景观基质中,将孤立的核心区和缓冲区通过廊道或绿道联系起来,并将现有的、受到干扰的和破碎化的绿地重新恢复,增强绿地的生态功能,或者是恢复棕地、修复水体以及建设绿色基础设施等。3.4机遇性策略的运用某些景观为绿道规划提供了特殊的机遇,如美国的“火车道变步道”运动(RailstoTrailMovement),就是运用机遇性策略的绿道规划的极好案例。机遇性策略通常要与其他规划手段相结合。而需要注意的是,通过这种策略转化为绿道的景观通常是线形的景观。4区域绿道规划近30年来,珠三角快速城市化导致大量耕地和生态用地被挤占,由此带来的区域生态安全问题困扰着城市的进一步发展。珠三角区域绿道规划运用景观生态学的原理,对整个珠三角现有景观格局进行分析,探讨建设用地和生态用地之间的合理结构,通过区域绿道的规划来优化现有的景观结构,以岛屿生态地理学理论和异质种群理论为指导,连通大型岛屿栖息地和城市、城乡间的破碎化绿色空间,从而构筑生态结构合理、完整、连贯的珠三角绿道网络空间(图2)。4.1安全景观格局的构造宏观尺度的保护性策略可从城市和区域两种尺度进行分析。在城市尺度水平上,基本的景观结构元素包括残存的廊道和破碎化的生境斑块,以及以城市为背景的基底。珠三角绿道规划最大限度地连接这些破碎化的栖息地,最大程度地减少栖息地的孤立,从而最大限度地克服局部种群间迁移的空间阻力,提供能量、矿物质和物种的流动机会。在区域尺度水平上,为了减少景观破碎化对生物多样性的不利影响,应尽量保持景观的完整性,规划以形成健康的区域景观格局为目标,充分考虑了与珠三角区域绿地系统规划的衔接,基于景观格局和景观过程的关系,把区域景观过程(包括城市蔓延、物种迁徙、水和风的流动、灾害扩散等)作为通过克服空间阻力来实现景观的控制和覆盖的过程,占领具有战略意义的、关键性的景观元素和空间。这些景观元素和空间所形成的区域景观格局,对于维护和控制整个区域的生态过程和其他水平的过程具有重要意义。通过构建建设用地和生态用地之间的合理结构,以及编制区域绿地和区域绿道的规划来优化现有的景观结构,从而构筑生态结构合理的安全景观格局。通过绿道区域尺度规划的保护性策略,构建和完善了珠三角地区的安全景观格局。4.2深圳开发段自然生境营造不同类型的绿道分别对应着带状廊道和河流廊道两种类型的生态廊道。基于生物保护目的的生态廊道设置应注意以下几个方面的问题:(1)应尽可能保护现有自然、半自然保留地,使最高质量的生境包含在生态廊道以内;(2)根据可能使用生态廊道的物种需求来确定廊道的宽度;(3)对于较窄且缺少内部生境的廊道而言,应促进和维持植被的复杂性,以增加廊道的覆盖度和提高廊道质量;(4)廊道应尽可能多联系和覆盖各环境梯度类型,以保护生境多样性。深圳大运支线是珠三角2号区域绿道深圳段的一条南北向支线,北起大运自然公园,南至仙湖植物园,沿途经过自然风光优美的深圳水库以及龙口水库、大望艺术高地、大望社区和罗湖林果场等地,全长约为30.7km。该段北部和南部分别拥有雁田水库、龙口水库、大运自然公园、神仙岭、深圳水库、仙湖植物园、梧桐山风景区和大望艺术高地等生态本底优良的自然栖息地。然而,在梧桐山风景区和荷坳森林公园组团之间的区域,生态环境较差、栖息地破碎化程度严重,生态廊道在此断裂。根据大运支线绿道沿线的自然植被群落的组成和结构特征,在恢复和构建生态廊道时,应坚持以选用乡土树种和营造地带性植被群落为原则,通过乔、灌、草复合结构的近自然植物景观配置,构建多样化的乡土生境。深圳大运支线南部和北部自然栖息地以保育和近自然改造为主要手段,充分保护现有地形地貌,以植物多样性和地带性促进栖息地生态质量的提高;在梧桐山风景区和荷坳森林公园组团之间构建绿色廊道,结合场地的地理位置及地貌,特别是狭长的山谷地带、溪流等,链接和恢复典型小生境斑块;在洼地营造湿地景观,丰富生物栖息、繁殖的场所;提升绿道两侧的山地景观,进行有特色的林相改造,在绿道两侧的荒地进行趣味和特色设计,营造竹径、黧蒴花林及野草花坡等植物景观,增加生境多样性(图3)。4.3以生态功能为指导的景观设计4.3.1绿道规划的管理方法:廊道和斑块的生长作为生态廊道,绿道在保护和促进物种多样性方面的功能主要体现在其廊道的缓冲作用,即廊道和湿地的过滤作用以及廊道、斑块边缘的“边际效应”缓冲作用。因此,在规划时应注意以下问题:通过绿道建设缓解土壤侵蚀;稳定乡土物种地带;控制地表径流至合理水平;对人类的活动进行管理,使之与上述问题相协调一致。在城市景观基底中,“边际效应”对廊道和斑块的质量具有重要的影响,这主要体现在乡土物种和边缘物种之间的竞争关系。入侵的物种可以在高强度的城市土地利用条件下进行繁殖,从而对邻近的生物群落造成危害。规划对场地内受到破坏的地带性植物群落采用生态修复等技术手段加以恢复,以缓解因城市化而造成的对生态系统内“流”的干扰,使景观功能维持在一个可持续发展的水平。为达到缓冲“边际效应”的目的,Forman和Godron建议廊道和斑块边缘至少向廊道或者斑块内部扩展不少于15m的距离。珠三角绿道指引规定生态型绿道宽度为200m,郊野型绿道宽度为100m,城市型绿道宽度不小于20m。生态型绿道和郊野型绿道基本满足了缓冲“边际效应”的要求,而对于都市型绿道,则促进和维持了植被的复杂性,以增加廊道的覆盖度和提高廊道质量。4.3.2加强绿道建设和景观在高强度土地利用的条件下,“流”的过程可能被加速或者被干扰,使得发送(源)或者接受生态系统(汇)受到干扰破坏,或者两者均受到严重的干扰破坏。最常见的例子是来自农业用地的雨水径流向河岸带输送沉积物和杀虫剂等物质。这些物质降低了河流的水质,通过增加河道内的沉积物含量和输送过程而改变了河床的结构,从而导致廊道生物多样性的降低。通过缓冲带、河流湿地等绿道规划措施,能够有效地加强廊道功能和过滤作用,达到保护廊道生物多样性的目的。规划根据不同河段的功能,保证河流两侧缓冲带的宽度,避免因果园树林、农田等的化肥农药而造成的农业污染型土壤污染;采取措施防控绿道周边出现水土流失的现象;在场地内的慢行道周边采取必要的边坡防护措施、截排水系统措施,同时结合适当的植被恢复措施以保护廊道的自然地貌;优先使用当地可再生和可循环的材料,包括石材、植物材料和木材等,这些措施都是加强廊道功能的必要条件。4.3.3保持和提高环境含氧量改善微气候环境条件是实现绿道生物多样性的主要途径之一。在微观尺度水平上,植被为场地提供遮荫,保护场地不受风的影响,并保持河流较高的含氧量,通过蒸腾作用降低周边环境的温度。这些不仅为野生动植物栖息地提供了更好的环境条件,使其避免受到极端气候的影响,还有利于吸引野生动物前来栖息,增加了绿道生物多样性。因此,规划充分考虑了绿道建设对野生动植物的各种影响,并采取切实的措施,避免对国家或者地方重点保护的野生动植物及其生存环境产生不利影响。5绿