城市生物多样性保护规划的3个讨论与结论

摘要：本文探討了北京市豐台區城市化對生物棲息與遷徙的影響，並提出構建綠地網絡的優化策略。研究通過圖論景觀指數與電路理論模型，確定 3km 為生物遷徙的最佳績效距離。基於此閾值識別出 39 個源地斑塊與 83 條潛在廊道，並分析了東西部生境差異。結論強調利用電路模型識別「夾點」區域對提升空間連接度具有重要價值，並對未來研究中行政邊界誤差與結構/功能性連接的耦合關係提出了展望。

關鍵詞：城市生物多樣性；綠地網絡；電路理論；距離閾值；夾點修復；景觀連接度

城市化進程和人類活動對豐台區生物棲息環境以及遷徙路徑造成了嚴重的影響，構建綠地網絡是提升空間連接度、保護生物多樣性的有效方法。本研究討論了適宜物種遷徙的綠地斑塊最優距離閾值，借助電路模型模擬生物遷徙路徑，提取對保障生物遷徙有重要貢獻的生態源地與潛在連接廊道，並根據電流密度分析源地與廊道的相對重要性，提出在城市綠地建設中，通過增加生物遷徙關鍵位置的綠地斑塊，優化綠地生態網絡結構，促進綠地景觀的連接度和完整性建設以維持物種生存和遷徙途徑。研究結果表明：

1）斑塊距離閾值為 3km 時，區域較小綠地斑塊的重要性能夠有所體現，同時大型斑塊能夠保障生態系統穩定。

此時斑塊作為物質、能量交換的「集散地」滿足生物棲息與遷徙的需求，IIC 值為 0.23，PC 值為 0.19。距離閾值在 0.5~3km 範圍內時，NL、IIC 與 PC 不斷增加，在 3km 處 IIC 與 PC 迅速提升，表明景觀連接度顯著提高。NC 呈對數減小，在 2km 處突變轉折並趨於平緩，表明距離閾值為 2km 時所有斑塊能夠達到相互連通的狀態。

隨著距離閾值不斷增加，IIC 與 PC 仍然呈現上升趨勢，當距離閾值達到 6km 時，增長速率逐漸趨於平緩，因此 3~6km 是較為適宜距離閾值。為了滿足鳥類等焦點動物的遷徙距離，同時保障生態系統中有足夠規模的綠地斑塊以提供正向生態系統服務功能，本研究確定 3km 為適宜物種遷徙以及綠地建設的最佳績效距離。

2）在 3km 最優距離閾值下，基於「源地—廊道—關鍵節點」範式構建區域綠地網絡，明確生物多樣性優先保護區域。

識別重要性指數（dI）>1，面積 >10hm2 的 39 個綠地斑塊作為源地，總面積 4122.66hm2，源地間潛在廊道共計 83 條，寬度為 400m，總長度 142km，總面積 5753.80hm2。豐台區東、西生境狀況呈現明顯的差異化。西部多為自然村鎮，綠地斑塊數量較多，生境基底良好，分佈有北宮國家森林公園、雲崗森林公園、青龍湖森林公園、世紀森林公園、永定河休閒森林公園等面積較大的綠地斑塊，為物種提供主要的棲息環境，該區域處於生物多樣性保護與區域發展的協調與權衡中。

在中部與東部地區，建設用地和農田侵佔了大面積的生態用地，綠地斑塊面積較小且多以沿道路綠化為主的線性空間，破碎化嚴重，缺乏生物棲息的生態源地以及遷徙的「墊腳石」斑塊，廊道數量顯著降低，生物遷徙距離增加，對比豐台區目標物種池鷺的分佈點與綠地網絡之間的空間關係，發現 95% 以上的分佈點位於源地或必要遷徙路徑邊緣，可以證明該綠地網絡構建具有一定的可信度。

3）利用電路理論量化源地斑塊和廊道對於提升景觀連通性的重要程度、識別關鍵的連接區域並採取保護修復措施。

這對區域制定生境優先保護策略、提高生物多樣性保護效率有一定的指導意義。因此，建議優先開展區域關鍵生態節點的修復計劃，在局部地區將建設用地和耕地轉化為生態用地，作為生物遷徙的「墊腳石」，通過適當的用地調整，清除或減小生物遷徙阻力，大幅提升生態系統服務功能，可以有效保護夾點區域生境質量。

目前，由於獲得種群遷徙直接測量值（物種類型、物種分佈資料、遷徙路徑監測等）的難度和費用較高，以城市生物多樣性為導向或融合生物保護的綠地網絡構建方法以形態空間格局分析、最小成本路徑、基於圖論的連接度指數評價為主[36-37]，雖然部分學者綜合使用以上方法以求實現最大限度的生物保護[34]，但依舊很難準確地模擬區域的物質和能量流動，原因在於上述方法有一個突出的局限性—假設物種的運動被限制在一個單一的最優路徑中[38]。

電路理論模型因結合了電子隨機遊走的特性而區別於以往的景觀連接度模型，它在連續的映射層上運行，因此考慮了多種可選的連接路徑，突出了需要更密切關注的夾點（關鍵棲息地），並定義優先保護走廊，它比圖論方法或最小成本路徑分析更準確地反映了生態現實[22]，可以越來越精確和有效地預測空間格局和特徵對野生動物的重要性，在模擬物種擴散時具有更大的優勢[25]。

研究局限性與未來展望

本研究結合基於圖論的景觀指數和電路理論，從結構與功能 2 個層面出發，嘗試研究一種全面的綠地網絡構建路徑以更好地實現城市生物多樣性保護。此外，採用了景觀尺度的視角來研究這一問題，降低了該研究尺度下對大量複雜的物種數據需求的依賴性，並利用文獻中的觀測數據作為輔助驗證。這種方法可以適用於景觀結構如何促進或阻礙城市野生動物物種遷徙的研究，為城市生物多樣性保護提供了研究思路，有助於相關城市規劃部門確定綠地網絡中的優先保護要素並補充潛在的連接走廊。

儘管結合基於圖論的景觀指數與電路理論的方法在全面評估綠地連接度方面具有一定的優勢，但需要注意的是，結構性連接評估與功能性連接評估兩者在綠地網絡構建過程中承擔的角色並不是簡單的遞進互補關係。一方面，在本研究中結構性連接評估主要被用於斑塊最優距離閾值求解以及生態源地確定的過程，結構性連接評估更多地應用於潛在廊道與關鍵遷徙夾點的識別過程。

事實上，無論哪一個過程都包含了結構性連接與功能性連接兩者的影響，因而本研究將結構性連接與功能性連接分開來討論構建綠地網絡具有一定的局限性，在未來的研究中需要進一步探討二者在整個綠地網絡構建過程中發揮的作用以及相互關係。另一方面，本研究基於豐台區的現狀綠地確定了源地與廊道的優先保護順序以及亟須保護的關鍵夾點區域，通過對比用地現狀與綠地網絡構建情況，分類討論了所識別的源地斑塊與潛在廊道的優化策略與規劃落地性，從而能夠更加精確地對接區域生物多樣性保護規劃政策。

從可持續發展的視角來看，如果能在在此基礎上建立優化情景，選擇有發展潛力的綠地作為網絡優化的「墊腳石」並再次評價綠地連通潛力，將會產生更為積極、持續的生態效益。

最後需要注意的是，由於物種遷徙具有很強的隨機性，生物多樣性的研究範圍往往大於綠地網絡的構建範圍，本研究中以行政區劃作為研究範圍，對位於邊界線附近的斑塊進行評估時會帶來不可避免的誤差，因此在分析時需要從全局的角度合理權衡斑塊的重要性，這也是本研究的局限性之一，在進一步的研究中可能考慮通過擴大研究範圍或建立緩衝區的方法來減少行政邊界帶來的誤差影響。