自然保护区面积确定问题的思考

自然保护区面积确定问题的思考

2004年底，中国已有2242个自然保护区（不包括香港、澳门和台湾），总面积为148.2万公里，约占总面积的14.8%。2006年，全国自然保护区面积约88.7万公里。目前，自然保护区已成为一个特殊的土地类型，负责保护生物多样性，并履行维护土壤生物生态安全的重要任务。面对我国如此蓬勃发展的自然保护区事业,保护和管理好这些自然保护区就成为一项十分重要的工作.但是,当前自然保护区建设和管理以及自然保护区学研究中还存在一些没有解决的问题,其中就包括自然保护区的面积确定问题.1自然资源的确定1.1自然保护区的保护自然保护区面积确定问题长期以来一直受到研究者和管理者的关注,因为确定自然保护区的最小面积是长期有效保护野生动植物和自然生态系统的关键问题,也是实现自然保护区科学规划、建设和有效管理的前提.但是,目前我国自然保护区的面积很少是经过科学计算确定的.一种比较普遍的看法是,自然保护区面积越大越好,表现为保护自然生态系统而建立的自然保护区,有时几乎包括了整个山系或流域;濒危物种保护区往往是将物种出现频率较高的栖息地划为自然保护区;习惯上,西部自然保护区面积要比其他地区的大,如西部面积在10000hm2以下的自然保护区仅为24%,但在其他地区则在50%以上.大面积的自然保护区具有一定的风险,因为这可能给当地社会经济的发展带来影响.我国人口众多且处于经济快速发展时期,而我国自然保护区大多建立在有群众生产、生活的地方,自然保护区的建立、保护和管理必将给当地社区带来或多或少的影响.自然保护区面积不适宜可能还会引发自然保护区与社区之间的矛盾.例如内蒙古锡林郭勒盟国家级自然保护区的面积为10786km2,影响了当地牧民的放牧活动,自然保护区与牧民的冲突比较严重.因此,自然保护区适宜面积的确定既是学术问题,又是社会问题,如今也是自然保护区学科当前急需解决的问题之一.1.2扩大自然保护区的面积确定自然保护区的面积非常复杂,曾经引起长时间的争论,其中最著名的是20世纪70年代的SLOSS争论.自然保护区面积受到多种因素的影响,包括自然因素和社会经济因素.前者主要表现在主要保护对象的差异上.一般地,生态系统类型自然保护区的面积应足以维持生态系统的稳定性或完整性.但是,稳定性是一个比较复杂的问题,与群落或生态系统结构、功能和演替特征、外界干扰强度以及本身抵抗外界干扰的能力有关;完整性则取决于关键生态学过程的完整性,而后者常常跨越很大的时间和空间尺度;并且生态系统的稳定性是相对的,在特定环境条件下,生态系统是一个动态系统.野生动物类型自然保护区的面积还与动物个体所需的活动面积相关.大型哺乳动物(如虎)单个个体的活动面积可能达到几百公里,而一些雉类可能只有几十公顷.对于野生植物类型的自然保护区,其面积可能与完成植物生命周期的需要相关,因为某种植物可能需要一定的面积才能保证完成其生命周期.并且,某个物种是否可以在某一斑块中生存,不仅取决于该斑块的大小和斑块之间的距离,也取决于周围斑块的特征,集合种群(Metapopulation)理论对此也有相似的解释.因此,某个自然保护区的面积还与周围环境及其与其他自然保护区之间的联系有关.如果考虑到社会经济因素,确定自然保护区面积将不可避免影响到后者的需要;而社会经济系统中各种因素是错综复杂的,这将进一步增加自然保护区面积确定的复杂性.2确定自然保护区面积的研究进展2.1岛屿生物生态学自然界中某区域物种数量的多少与面积有一定的相互关系.岛屿生物地理学曾对物种—面积关系进行了经典性表述.物种—面积关系的经典形式可表示为某一区域的物种数量随面积的幂函数增加而增加,其表达式为:S=CAz.式中,S为物种数;A为面积;C为所要研究的群落的参数,一般为单位面积(空间)的物种数量;z在0.18～0.35之间,其前提假设是物种丰富度为对数正态分布.栖息地破坏和破碎化是导致野生动植物灭绝的重要原因.由于栖息地破坏和破碎化,野生动植物的栖息地隔离也日益严重.在农业用地“海洋”中,隔离的天然植被斑块的界线也比较明显,形成了“生境岛屿”,自然保护区一般即处于这种孤岛状态.因此,可以利用物种—面积关系来确定自然保护区的适宜面积.物种—面积关系和“平衡理论”在岛屿生物地理学中占有重要地位,是保护生物学发展初期的基础理论之一,被广泛应用于自然保护区的设计和濒危物种的保护中.但是,物种—面积关系中参数z和C值的计算非常困难,并且参数z实际上是一个复杂的函数项,目前尚未提出恰当的表达式.岛屿生物地理学理论本身存在一些局限,如将岛屿的所有生物学特征都归结为物种数量这一个变量,并忽视了竞争、捕食、互惠共生和进化等重要生态学因素等;岛屿生物地理学理论强调平衡状态时的物种丰富度,属于平衡理论范畴,而平衡假定在实际中已经受到较多的置疑;陆地上自然保护区的岛状分布与海洋中的岛屿也不尽相同.2.2确定保护区的最小面积种群生存力分析(PopulationViabilityAnalysis,PVA)是用分析和模拟技术估计物种以一定概率、存在一定时间的研究,它得出的主要结论是最小可存活种群(MinimumViablePopulation,MVP).据此,确定保护区的最小面积可分为3个步骤:确定目标种或关键种;确定这些种的最小可存活种群;根据种群密度和最小存活种群确定最小面积.最小可存活种群(MVP)是指在遗传特性、环境因素和种群本身的随机变化存在的情况下,能够以99%的概率存活1000年的最小种群.这个概念把种群大小和其绝灭速率直接联系到了一起,在对孤立种群的动态研究中得到了广泛应用.MVP包括作用于种群的各种随机效应、保护计划中的时间期限和种群存活的安全界限等3个要素,其中只有第一个服从科学的解答,而后两个则与社会经济等相关.因此,MVP的时间期限和存活概率标准是可变的,不存在对所有种都适用的MVP.PVA和MVP对濒危物种的保护具有重要的启发性,已经成为保护生物学的基础理论之一.但是,对于每一个保护物种,研究其PVA和MVP都是一项复杂的课题.因此,PVA目前还在不断发展与完善之中.2.3有效种群大小的确定植物群落结构是一个生态系统的基础,其完整性和稳定性方面的指标是众多健康监测和评估计划的重点.由于群落或生态系统稳定性分析问题的复杂性,以及生态健康评价技术还处于不断完善和发展的过程中,研究者意识到目前将这种研究应用于自然保护区面积确定中还存在一定的难度,因而提出根据生态系统中关键种的有效种群大小来估测自然保护区的最适面积.这些关键种可以包括食肉动物、重要的被捕食动植物、对植物传播与传粉起作用的物种,实际工作中也可采用自然生态系统中的濒危种和特有种进行分析.计算某个物种的有效种群也是一件相当复杂的工作,因为必须考虑物种的生物学特性和环境特征.种群要维持多大的数量,才能自我生存和繁衍下去,一些植物学家认为,植物有效种群的下限为1000～4000个个体;而动物学家提出,作为长期保护策略,对一些大型动物,有效种群应保持在500个以上.2.4开发和健全区《自然保护区工程项目建设标准(试行)》(2002)提出我国自然保护区面积大小划分的标准,不同类型自然保护区间差异较大.例如,对于森林类型自然保护区,小型为1万hm2以下,中型为10000～50000hm2,大型为50000～150000hm2,超大型为150000hm2以上.又有研究提出未开发的和高寒地区建立自然保护区至少需要200000hm2,已开发的和高寒地区应有100000hm2左右;而在未开发的南方山区要有50000～200000hm2,已开发的南方山地尽量在10000～50000hm2之间,至少也要有3000hm2左右.但是,所有这些面积都是经验数字.3对部分自然保护区面积确定研究的建议当前自然保护区面积确定问题正处于困境:一方面迫切需要解决,另一方面由于其复杂性,目前尚没有一个比较公认的结果.然而,根据影响因素,确定自然保护区的面积可以从主要保护对象和当地社会经济发展水平两方面入手.一方面,根据主要保护对象,自然保护区的面积在个体间存在差异.就某个自然保护区而言,其面积可以根据主要保护对象,利用相关研究中已获得的一些经验和结果来分析,主要有以下4个途径:1)集合种群理论、景观生态学理论的应用.岛屿生物地理学没有考虑剩余生态岛之间的联系,而集合种群理论和景观生态学理论在解决剩余斑块之间的联系和基因交流方面具有突出的优势.因此,将传统的岛屿生物地理学与集合种群及景观生态学理论相结合,可能为自然保护区面积确定问题提供一个新的思路.2)加强应用种群生存力分析的研究.尽管种群生存力分析目前尚存在不足,但已有的研究已经证明,其是确定自然保护区面积,尤其是确定自然保护区最小面积中最有效的方法之一.因此,应该进一步拓展野生动植物种群生存力及其在自然保护区面积确定中应用的研究.3)种子雨扩散与植物群落演替规律分析.植物需要一定的空间才能完成自己的生命周期,通过分析种子雨的扩散途径也许能为确定某些植物自然保护区面积提供参考.对于植物群落,其稳定性在不同演替阶段间存在差异,而不同的植物群落对外界干扰的抵抗能力也可能存在不同,这给评价群落的稳定性提供了一个新的视角:根据群落的类型和演替时期来确定评价群落稳定性的指标,同时考虑植物群落或生态系统可能受到的干扰,最终可能为确定自然保护区的面积提供借鉴.4)动物的活动区大小.动物需要一定的空间来维持自己的生存,这在自然保护区建设和管理中也是需要考虑的关键因素之一,但是目前动物活动区在自然保护区面积确定中还没有得到普遍的应用.将动物的活动