何思璇,張 典,4,吳福星,2,3,王先艷,2,3,胡文佳,2,3,*,梁姍姍,5,杜建國,2,3,俞煒煒,2,3,陳 彬,2,3

1 自然資源部第三海洋研究所, 廈門 361005

2 自然資源部海洋生態(tài)保護與修復(fù)重點實驗室, 廈門 361005

3 福建省海洋生態(tài)保護與修復(fù)重點實驗室, 廈門 361005

4 廈門大學(xué), 廈門 361005

5 汕頭大學(xué), 汕頭 515063

近年來,人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的需求正在加速,全球范圍內(nèi)人類活動已對生物多樣性造成了嚴重威脅,物種損失、種群規(guī)模減小和活動范圍收縮已變?yōu)槌B(tài)[1],與此同時棲息地的喪失和破碎化加劇了這一進程[2]。對物種的保護除了就地保護外,還應(yīng)建立物種棲息地內(nèi)部和棲息地之間的生態(tài)連通性,而生態(tài)廊道是保證連接的方法之一[3—4]。生態(tài)廊道一般指能夠維持或恢復(fù)有效生態(tài)連通性的地理空間,可連接破碎化生境并適宜生物生存、移動或擴散,識別并劃定生態(tài)廊道有助于保護生態(tài)系統(tǒng)的連通性和生物多樣性[5]。通常生態(tài)廊道在空間上可能是連接棲息地的連續(xù)路徑或通道,而在某些情況下,生態(tài)廊道可以是不連貫的棲息地斑塊(“墊腳石”)[6]。

盡管目前已有多種空間分析方法可用于生態(tài)廊道的識別,但大多數(shù)都基于以下的共同假設(shè)：動物穿越不同地面覆蓋類型時具有克服空間阻力的特性,根據(jù)動物趨利避害的本能,往往會自發(fā)選擇阻抗最小的路徑遷徙,因此可用成本距離、最小累積阻力等加以度量和識別[7]。常用的廊道規(guī)劃方法包括最小成本路徑分析[8]、電路分析[9]、圖論[10]、專家意見模型[11]等。不同的方法具有不同的優(yōu)勢,其中最小成本路徑分析是最經(jīng)典、應(yīng)用場景最廣的[12]；電路分析可突出動植物移動的可行性和通行密度,但路徑模擬仍依賴于成本路徑方法且過程較復(fù)雜[13]；圖論[14]和專家意見模型[15]在一定程度上依賴經(jīng)驗判斷,隨機性較低,同時這兩種方法往往適用于分布較為穩(wěn)定的物種,如植物和固定小范圍內(nèi)活動物種。

現(xiàn)有的生態(tài)廊道識別方法多用于陸地案例的研究,而與陸地生態(tài)系統(tǒng)比較,海洋生態(tài)系統(tǒng)中由于海水的覆蓋和流動往往缺乏邊界明確的景觀斑塊,具有廣泛連通的特征。相比陸地上可以直觀展示的土地覆被格局、地形和障礙物,海洋中有著更多影響生物遷徙但卻難以直接觀察到的因素,這導(dǎo)致了海洋生態(tài)廊道的識別具有較高難度,缺乏公認的研究方法或案例[16—17]。陸地生態(tài)廊道往往呈線狀[18]或者面狀[19]分布,而與陸地生態(tài)廊道相比,海洋生態(tài)廊道更為開放,生物的擴散運動也更為活躍,具有更高的不確定性,呈現(xiàn)方式也更多樣[20—21]。如何識別海洋生物的核心生境及其節(jié)點分布,構(gòu)建海洋生物遷移的阻力表面并模擬其廊道的空間結(jié)構(gòu),這是海洋生態(tài)廊道研究中尚需解決的關(guān)鍵問題?；谏尺m宜性構(gòu)建阻力表面是廊道分析中的常用方法[22],而物種分布模型可用于評估物種的生境適宜性并模擬生物的潛在分布區(qū)域[23],近年來物種分布模型中的MaxEnt模型在鯨豚類等海洋生物的生境適宜性研究中得到了有效應(yīng)用[24—26]。因此,本研究擬將物種分布模型引入至海洋生態(tài)廊道研究,探索從生境分布區(qū)識別到廊道模擬的整體構(gòu)建過程。

中華白海豚(Sousachinensis)是國家一級重點保護水生哺乳動物,在2018年世界自然保護聯(lián)盟瀕危物種紅色物種名錄上屬“易?！蔽锓N[27]。廈門灣是中國境內(nèi)中華白海豚重要的棲息地之一[28],灣內(nèi)已建立有廈門海洋珍稀物種自然保護區(qū)對中華白海豚實施保護[29],但白海豚種群的數(shù)量仍在逐年下降[30]?，F(xiàn)有研究雖已初步摸清白海豚數(shù)量和主要活動地點,但白海豚生態(tài)廊道和洄游路線的空間分布尚不明確[31],這阻礙了對白海豚種群的有效保護與管理。因此,本研究擬以廈門灣中華白海豚為目標物種,基于MaxEnt物種分布模型和最小成本路徑分析法探索海洋生態(tài)廊道的識別方法,明確白海豚潛在海洋生態(tài)廊道的空間分布格局,并分析評估人類活動對廊道的干擾狀況。本研究在國內(nèi)首次提出了海洋生態(tài)廊道空間化、定量化的構(gòu)建過程和研究案例,能夠為海洋空間規(guī)劃和海洋保護地規(guī)劃提供新方法和新工具,同時亦可為廈門灣中華白海豚的保護管理提供理論指導(dǎo)與科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廈門灣(117°48′55.18″—118°34′46.77″E,24°14′33.23″—24°42′23.70″N)西起九龍江河口,東至?xí)x江市圍頭角至龍海市鎮(zhèn)海角連線,屬典型南亞熱帶季風型海洋性氣候,總面積約為1081km2(圖1)。中國境內(nèi)已知的中華白海豚的數(shù)量不足6000頭[32]；2007—2010年的調(diào)查顯示,廈門灣中華白海豚的數(shù)量近70頭[33]。然而廈門灣是多功能港口,集商業(yè)、客運、軍事、養(yǎng)殖漁業(yè)、旅游為一體,周邊區(qū)域人口密集,海洋開發(fā)利用強度較大[34]。即使設(shè)立了專門的中華白海豚保護區(qū),白海豚依然受到人類活動的較大影響,保護成效仍待提升。

圖1 研究區(qū)和中華白海豚分布點

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

2.1.1 中華白海豚分布數(shù)據(jù)及預(yù)處理

2010年8月至2016年12月,采用船基樣線法對廈門灣中華白海豚的分布情況進行調(diào)查,調(diào)查頻次為每月一個航次,每個航次調(diào)查均覆蓋整個廈門灣；具體的野外調(diào)查和數(shù)據(jù)收集方法詳見Wang 等[35—36]。野外調(diào)查共發(fā)現(xiàn)中華白海豚196群,其分布位點如圖1所示。將196個白海豚分布點的經(jīng)緯度錄入至Excel中,另存為csv格式,制備成MaxEnt模型可用的分布數(shù)據(jù)。

2.1.2 環(huán)境變量數(shù)據(jù)及預(yù)處理

MaxEnt模型基于最大熵原理建立物種出現(xiàn)記錄與多元環(huán)境條件之間的關(guān)系,從而對物種分布進行預(yù)測或生境適宜性評估[37—38],因此除物種分布數(shù)據(jù)外,還需輸入相應(yīng)的適生環(huán)境變量。在采用物種分布模型研究海豚活動模式的案例中,通常選取的環(huán)境變量包括水深、水質(zhì)、水溫、到航道的距離、到岸線的距離等[39—40]。本研究結(jié)合前人研究和經(jīng)驗,兼顧廈門灣的研究尺度、環(huán)境特征以及中華白海豚的生境偏好[41],篩選出11個用于模型建立的環(huán)境變量,其中包括6個水質(zhì)數(shù)據(jù),3個水文數(shù)據(jù)和2個地形數(shù)據(jù)(表1)。環(huán)境變量數(shù)據(jù)獲取方式包括環(huán)境公報、現(xiàn)場調(diào)查、文獻查閱、遙感影像解釋等多種來源,在ArcGIS 10.2軟件中采用多種空間插值和地理距離計算方法將不同來源的環(huán)境數(shù)據(jù)同化處理至廈門灣研究范圍,形成250m×250m分辨率的柵格數(shù)據(jù)集,并轉(zhuǎn)換為ASCII格式,以備MaxEnt模型運算。

表1 環(huán)境變量數(shù)據(jù)來源及處理方式

2.1.3 人類用?；顒訑?shù)據(jù)來源

人類用?；顒訑?shù)據(jù)來源于《福建省海洋功能區(qū)劃(2011—2020)》、《廈門市全域旅游專項規(guī)劃(2017—2035)》、廈門珍稀海洋物種國家級自然保護區(qū)總體規(guī)劃、2015—2020年500m分辨率全球船舶密度數(shù)據(jù)[46]和2021年30m分辨率谷歌衛(wèi)星遙感影像。其中,工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū)、已批圍填海和港口區(qū)3種用海區(qū)域數(shù)據(jù)來自《福建省海洋功能區(qū)劃(2011—2020)》；旅游活動區(qū)域數(shù)據(jù)來自《廈門市全域旅游專項規(guī)劃(2017—2035)》中的臨海旅游區(qū),結(jié)合中華白海豚聽覺閾值和海上游覽項目噪音,根據(jù)噪聲損失公式進行潛在影響范圍估算,將臨海旅游區(qū)及其周邊1600m緩沖區(qū)作為旅游活動影響區(qū)域[47—49]；航運活動區(qū)域數(shù)據(jù)提取自AIS記錄的全球船舶密度柵格數(shù)據(jù)[46],將柵格數(shù)據(jù)按值重分類后取密度高值區(qū)作為航運活動頻繁的區(qū)域；保護區(qū)邊界數(shù)據(jù)提取自保護區(qū)的拐點坐標?？紤]到中華白海豚的遷移特性,跨海橋梁建筑也作為潛在影響來源被納入人類活動的分析范疇,橋梁的長度、位置等信息采用遙感影像目視解譯方式結(jié)合文獻資料查閱獲得。

2.2 MaxEnt模型設(shè)置

將廈門灣白海豚分布數(shù)據(jù)和環(huán)境變量數(shù)據(jù)集導(dǎo)入MaxEnt模型,用75%的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練,其余數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)。采用Bootstrap法進行重采樣,取模型重復(fù)運行10次的平均值結(jié)果。MaxEnt模型輸出結(jié)果為柵格數(shù)據(jù),像元取值范圍在0—1,代表物種分布概率或生境適宜性程度。根據(jù)柵格像元值大小,將中華白海豚適生區(qū)進一步劃分為3組,分別是最優(yōu)適生區(qū)(>0.5)、中等適生區(qū)(0.5—0.2)和非適生區(qū)(<0.2),從而生成廈門灣中華白海豚生境適宜性等級的空間分布圖。MaxEnt模型的準確性通常采用AUC(Area Under Curve)值進行評估,一般認為AUC值在0.9—1.0時模型預(yù)測結(jié)果優(yōu)秀；在0.8—0.9時預(yù)測結(jié)果較好；低于0.5則結(jié)果劣于隨機分布[50]。

2.3 潛在生態(tài)廊道識別方法

采用最小成本路徑分析法構(gòu)建廈門灣中華白海豚海洋生態(tài)廊道,廊道構(gòu)建的運算過程利用SDMtoolbox工具包在ArcGIS 10.2軟件中進行[51],該工具可基于已知的生境節(jié)點和給定的阻力表面,通過反復(fù)計算節(jié)點與節(jié)點間在阻力表面上連接的趨勢和概率,最終得到節(jié)點之間成本最低的最佳路徑并根據(jù)路徑選擇頻次生成物種擴散網(wǎng)絡(luò)。

本研究基于生境適宜性的分析結(jié)果開展廊道分析。首先,將中華白海豚的最優(yōu)適生區(qū)提取為核心生境分布區(qū),移除面積小于0.5km2的區(qū)塊以降低圖斑噪點,再參照圖斑平均大小將部分面積過大的連續(xù)分布圖斑進行均勻化。其次,從核心生境分布區(qū)構(gòu)建生境節(jié)點,識別生境分布圖斑的幾何質(zhì)心,從而生成生境節(jié)點圖層。隨后,從生境適宜性圖層構(gòu)建阻力表面,阻力表面由一組表征物種穿過該區(qū)域所需耗費的能量或困難程度或穿越風險的數(shù)值組成,一般來說生境適宜性越高,物種穿過阻力越小[52],本研究中采用SDMtoolbox工具包中“invert SDM/ENM”模塊將廈門灣中華白海豚生境適宜性評估結(jié)果反轉(zhuǎn)為阻力表面[51]。最后,將生境節(jié)點和阻力表面分別導(dǎo)入SDMs工具中的“Landscape Connectivity”模塊進行計算,可輸出生境節(jié)點之間的最優(yōu)路徑及生態(tài)廊道分布。

2.4 廊道干擾評估方法

中華白海豚棲息于近岸的河口海灣,容易受到漁業(yè)活動、沿海工業(yè)化、船只傷害、港口建設(shè)等人為活動的威脅[53]。不同性質(zhì)的用?；顒訉Π缀ｋ鄺⒌卦斐刹煌潭鹊挠绊?例如被流刺網(wǎng)纏繞至窒息而亡[54]、高速船舶的碰撞[41]、圍填?；顒訑D壓或影響生境范圍[53]等。此外,有跡象表明,在橋梁附近中華白海豚的數(shù)量和出現(xiàn)頻次降低甚至完全消失[33],已有相關(guān)文獻指出橋梁可能會影響長江江豚的洄游路線[55],在實際調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)部分橋梁對白海豚活動具有較大影響。因此,根據(jù)各類用?；顒拥奶攸c,本研究將從兩個方面開展廊道干擾度分析,第一是廊道與用海活動的空間重疊分析,第二是橋梁等穿越性跨海工程造成的廊道影響分析。前者通過計算各類用海活動區(qū)域與廊道區(qū)域的空間重疊面積和重疊率,定量分析不同類型空間用海對中華白海豚活動廊道的影響；后者識別并統(tǒng)計橋梁的數(shù)量、密度等數(shù)據(jù),嘗試定性分析橋梁對廊道的可能影響狀況。

3 結(jié)果與分析

3.1 MaxEnt模型評估結(jié)果

MaxEnt模型的平均訓(xùn)練AUC值為0.945,標準偏差0.005,表明MaxEnt模型的預(yù)測結(jié)果準確性較高,并且模型性能穩(wěn)定。對環(huán)境因子的重要性分析結(jié)果表明(表2),對中華白海豚潛在適生區(qū)分布影響較高的環(huán)境因子分別為到航道距離、葉綠素濃度、溶解氧濃度和到岸線距離。刀切法分析結(jié)果顯示(圖2),鹽度、葉綠素濃度等變量在獨立作用時對模型的增益作用較大,而到岸線距離和到航道距離等變量從模型內(nèi)剔除時對模型造成的減益作用更大。綜合重要性和刀切圖的分析結(jié)果,到航道距離、到岸線距離、葉綠素濃度這3項環(huán)境變量可能對廈門灣內(nèi)中華白海豚的分布起著最重要的驅(qū)動作用。

表2 環(huán)境因子重要性分析

圖2 環(huán)境變量刀切法分析結(jié)果

將生境適宜性評估結(jié)果分為最優(yōu)適生區(qū)、中等適生區(qū)和非適生區(qū),結(jié)果顯示最優(yōu)適生區(qū)共178.69km2,中度適生區(qū)共493.19km2。最優(yōu)適生區(qū)主要集中分布于廈門灣的西海域、九龍江口和同安灣-大嶝海域,在龍海沿岸、廈門島東南的黃厝沿岸也有零散分布,而中等適生區(qū)基本涵蓋除沿岸淺水灘涂區(qū)以外的廈門灣大部分海域(圖3)。

圖3 基于MaxEnt模型的適生區(qū)分布

3.2 中華白海豚潛在海洋生態(tài)廊道

根據(jù)廈門灣中華白海豚的最優(yōu)適生區(qū)結(jié)果提取得到核心生境分布區(qū),共計38個,平均面積31.04km2,其中最大的核心生境位于西海域至九龍江口。與白海豚調(diào)查數(shù)據(jù)相對照,共有60%的白海豚出現(xiàn)位點落在核心生境內(nèi),表明識別出的生境分布區(qū)較準確。將核心生境圖斑轉(zhuǎn)換為生境節(jié)點,在廈門灣內(nèi)共生成38個白海豚生境節(jié)點。廊道模擬結(jié)果顯示,共有703條潛在路徑連接各生境節(jié)點,總長為17420km,平均路徑長度為24.78km。最長的路徑可連接九龍江口至圍頭灣,跨越22個生境節(jié)點,長度達到76.01km(圖4)。

圖4 生境節(jié)點和路徑分布

由于海洋生態(tài)系統(tǒng)具有廣泛連通的特點,因此難以參照經(jīng)典的陸地廊道研究過程對廊道寬度進行定量統(tǒng)計。本研究采用自然斷點法根據(jù)路徑選擇頻次將模擬得到的白海豚擴散網(wǎng)絡(luò)圖層劃分為核心廊道和次級廊道并統(tǒng)計區(qū)域面積(圖5),其中核心廊道共93.19km2,次級廊道共170.41km2。整體來看,沿九龍江口-鼓浪嶼南側(cè)-黃厝-大小嶝島有一條明顯的核心廊道,提示該路線可能是中華白海豚在廈門灣內(nèi)的主要遷移通道。

圖5 中華白海豚生態(tài)廊道空間識別結(jié)果

3.3 人類活動對白海豚生態(tài)廊道干擾評估

廊道重疊分析結(jié)果顯示(圖6),廊道與保護區(qū)的重疊率僅為9.75%,與旅游活動區(qū)的重疊率達22.79%,與已批圍填海的重疊率為0.72%,與工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū)的重疊率為1.4%,與航運活動區(qū)的重疊率達29.79%,與港口區(qū)的重疊率達7.70%,上述結(jié)果提示航運活動和旅游活動可能是對白海豚生態(tài)廊道造成最大干擾的空間用?；顒印Ｆ渲?7%的核心廊道和32.59%的次級廊道受到航運活動的干擾,29.91%的核心廊道和16.40%的次級廊道受到旅游活動的干擾(表3),提示核心廊道受旅游活動影響可能更大,而次級廊道受航運活動的影響更大。

圖6 生態(tài)廊道與用?；顒盈B加分析

表3 生態(tài)廊道與用海活動區(qū)重疊面積

橋梁影響分析結(jié)果顯示,廈門灣內(nèi)共有5處橋梁可能會對廊道產(chǎn)生影響,包括九龍江口1處(廈漳大橋),西海域2處(海滄大橋、杏林大橋),同安灣2處(廈門大橋、集美大橋),橋梁平均長度4.72km。尤其是在廈門島北部,密集的三處橋梁平均間隔僅為1.87km,這可能會影響白海豚生態(tài)廊道的連通性。

4 討論

4.1 中華白海豚生境適宜性的主要驅(qū)動因子

物種分布模型采用各種環(huán)境因子模擬得到的生境適宜性及由此生成的阻力面是生態(tài)廊道識別的重要依據(jù),已有的研究表明中華白海豚的生境適宜性受到不同環(huán)境因子影響。例如,到岸線距離、魚類豐度和鹽度這3項環(huán)境變量對雷州灣的中華白海豚分布有著重要影響[41],而水深和葉綠素a濃度這2項環(huán)境變量可能對廣西三娘灣的中華白海豚分布有著重要的驅(qū)動作用[39]。Chen等采用MaxEnt模型對福建省白海豚的分布進行了模擬,認為到岸線距離、葉綠素a濃度和水深這3項環(huán)境變量可能是重要性最高的環(huán)境變量[40]。本研究通過模型識別得到航道距離、到岸線距離和葉綠素a濃度這3項環(huán)境變量可能對廈門灣中華白海豚的生境適宜性有著重要的驅(qū)動作用。上述研究發(fā)現(xiàn)的影響白海豚生境分布的主導(dǎo)環(huán)境變量具有一定程度的相似性,認為這可能與白海豚的生活習(xí)性有關(guān)。中華白海豚喜好在河口附近區(qū)域活動,到岸線距離、鹽度和水深等環(huán)境變量可直接或間接地表征與河口的距離[56]。此外,魚類豐富的區(qū)域是中華白海豚首選的覓食地點,因此魚類豐度和葉綠素a濃度可能直接或間接地表征了白海豚食物的豐富程度[56—57],從而影響到白海豚的分布。

而在更大的尺度上,溫度等具有緯度梯度變化的環(huán)境變量可能對白海豚的分布驅(qū)動作用更加明顯,有研究表明中華白海豚更偏好亞熱帶海區(qū)[58]。國外學(xué)者記錄到水溫和岸線對位于南非阿爾戈阿灣的白海豚分布有著重要的驅(qū)動作用,該區(qū)域由于毗鄰南極,僅在夏季才能夠觀測到白海豚[59]。因此,當開展不同尺度的研究時,可能需要謹慎選擇重點關(guān)注的環(huán)境影響因素。

4.2 中華白海豚生態(tài)廊道的影響來源和保護建議

本研究發(fā)現(xiàn)廈門灣內(nèi)人類活動對中華白海豚生態(tài)廊道的干擾主要來自旅游休閑活動和港口航運活動。過于頻繁的旅游休閑活動會迫使白海豚遷離原本的棲息地[60],而近些年來興起的生態(tài)旅游,如潛水近距離接觸海洋動物,也會對海洋動物造成壓力[61—62]。港口航運活動會帶來噪聲污染或船只直接撞擊傷害[63—64],由于噪音的累積效應(yīng),長期暴露于噪聲環(huán)境會使中華白海豚上浮頻率增加,累積出水時間增多,壽命縮減[65]。因此,可針對不同的干擾源提出相應(yīng)的保護管理措施。針對旅游休閑活動帶來的問題,可以考慮在開展旅游規(guī)劃和游覽項目設(shè)置時,在白海豚廊道周邊盡量不設(shè)計產(chǎn)生大量噪聲、占用廊道空間的游覽活動,替換為帶有科普宣傳意義的生態(tài)友好型游覽項目,提升公眾對于白海豚保護的認知。此外,在白海豚繁育期間可減少或限制在核心生境和生態(tài)廊道內(nèi)的旅游活動,設(shè)置臨時性的禁航區(qū)。針對港口航運活動帶來的問題,可以考慮對船舶采取減噪措施或在規(guī)定區(qū)域內(nèi)限速,避免過度噪音和沖撞。在開展廈門港總體規(guī)劃、設(shè)計航道布局的過程中,充分考慮生態(tài)廊道的空間分布,減少航線規(guī)劃與廊道的重疊,避免擠壓白海豚生存空間。海洋物種的保護往往需要多個社會組織參與,共同努力。建議有關(guān)主管部門出臺更為完善的管理體制及監(jiān)管制度,包括通過生態(tài)補償?shù)仁侄螌崿F(xiàn)利益相關(guān)方的平衡,鼓勵開展人與中華白海豚和諧共存的探索性研究和實踐。

橋梁的分布,尤其是橋墩間距,對海豚等海洋哺乳動物的遷徙可能具有影響。雖然目前尚未有定量研究揭示這一現(xiàn)象,但對淡水鯨豚類的研究已顯示鐵路橋的建造對鄱陽湖長江江豚的活動和遷徙產(chǎn)生了影響[55,66]。該橋梁的橋墩間距為37m[67],對比橋梁建設(shè)前后的江豚活動記錄,橋梁建成后江豚在該橋附近出現(xiàn)了停滯徘徊現(xiàn)象,僅有少部分活躍個體敢穿過橋洞[66]。廈門島周邊橋梁的跨海橋墩間距從大到小分別是海滄大橋[68]、廈漳大橋[69]、杏林大橋[70]、廈門大橋[71]和集美大橋[72],其中集美大橋跨海橋墩間距最短,僅20m,海滄大橋跨海橋墩間距最長,有648m。在實際調(diào)查觀測中也發(fā)現(xiàn)白海豚難以通過廈門島北部海域,而在海滄大橋附近則通行無阻。同時本研究結(jié)果亦顯示集美大橋附近的適生區(qū)域和潛在廊道面積均較低,因此推測集美大橋及其相鄰的兩座大橋可能對廈門灣中華白海豚生態(tài)廊道具有一定影響。這一現(xiàn)象提示在未來的海洋工程設(shè)計中,應(yīng)在建設(shè)施工前對重要物種的生態(tài)廊道空間分布開展科學(xué)評估,尤其是大型海洋生物,需根據(jù)物種的生態(tài)特征和遷移行為特點適度擴大橋墩間距,有必要的情況下可改進施工方案(例如以隧道代替橋梁),從而促進物種棲息地及生態(tài)廊道的連通。

4.3 海洋生態(tài)廊道識別存在的問題與展望

在海洋中,生物的遷移方式可分為被動擴散和主動運動,兩者差別在于能否自主跨越阻力表面。被動擴散生物依賴水流推動,例如浮游生物、珊瑚或底棲生物的幼體等[73]。而能進行主動擴散的生物主要為游泳動物,由于其具有更高的活動性會主動規(guī)避脅迫,選擇干擾小、成本低的遷徙路徑[7,74]。相比主動擴散,被動擴散的海洋生物往往與洋流活動掛鉤,可以不用考慮構(gòu)建阻力面,可采取的廊道識別方式也較多,比如基于假定規(guī)則模擬個體運動的模型(Individual-based modelling)和圖論等。Kobayashi等通過拉格朗日法,使用高分辨率洋流數(shù)據(jù),對約翰斯頓環(huán)礁和夏威夷群島之間的珊瑚蟲的遷移進行分析,找出兩條生態(tài)廊道[75]。Treml等在拉格朗日個體法的基礎(chǔ)上添加了圖論法,使得廊道更為清晰,找到更多的墊腳石廊道,進一步揭示了珊瑚蟲被動擴散的途徑[76]。

目前為止,主動運動的海洋生物一般運用追蹤的方式研究其生態(tài)廊道,但這種方式成本較高,往往只能跟蹤少量個體,鮮少能夠空間定量化識別目標生物種群的生態(tài)廊道。Williamson等將棲息于珊瑚礁的兩種魚類綁定追蹤器進行追蹤,運用同位素標記法和遺傳信息分析法分析判明其分布密度和種群大小,用空間分析推測擴散距離和分布方向,從而推測廊道分布區(qū)域[77]。Briscoe等跟蹤北太平洋紅海龜尋找其生態(tài)廊道位置,發(fā)現(xiàn)溫度是影響海龜遷移的主要因素,探尋出一條適用于紅海龜?shù)拈g歇性暖水廊道[78]。本研究聯(lián)合應(yīng)用生境適宜性模型和最小成本路徑模型,有效地將觀測記錄與空間分析模型相結(jié)合,實現(xiàn)了對生態(tài)廊道的空間識別,得到的主要核心生境位于九龍江口-西海域和大嶝島,主要廊道從九龍江口至圍頭灣沿廈門島南部分布,這與以往的調(diào)查研究結(jié)果高度一致[56,79—80],具有一定的創(chuàng)新性和實用性。但目前主動運動生物的生態(tài)廊道研究仍處于探索階段,公認的范例和固定模式較少。本研究目前僅在廈門灣尺度以中華白海豚為目標物種開展嘗試,未來如有條件或可進一步擴展研究范圍和研究對象,繼續(xù)探索具有普適性的海洋生態(tài)廊道識別與構(gòu)建方法。