棲地碎裂化

保護(hù)生物學(xué)家和生態(tài)學(xué)家普遍認(rèn)為棲地碎裂化有各種各樣的消極后果。棲地碎裂化除了縮小原有棲息地的總面積外，棲息地斑塊的面積也會(huì)逐漸減少，致使棲息地斑塊廣泛的分離，臨近邊緣的棲息地比例增加，邊緣也變得越來越分明。由于面積效應(yīng)的作用，致使野生動(dòng)物的種群數(shù)量減少，最終導(dǎo)致某些種類在小面積的斑塊中消失，同時(shí)還可增加棲息地斑塊中種群對(duì)干擾的敏感性。由于棲息地斑塊的孤立和隔離，致使局部滅絕后的重新建群變得緩慢。有些物種如大型捕食者和留鳥對(duì)這些效應(yīng)的高度敏感性會(huì)導(dǎo)致物種多樣性的減少和群落結(jié)構(gòu)的變化。由于邊緣效應(yīng)的作用，殘余森林斑塊內(nèi)的種群和群落動(dòng)態(tài)受捕食、寄生和物理干擾等因素的控制。另外，這些變化通常伴隨著潛在的間接效應(yīng)。例如，棲地碎裂化如果影響了昆蟲的分布和豐富度，食蟲鳥的資源基礎(chǔ)就會(huì)發(fā)生改變。

有關(guān)棲地碎裂化研究的理論基礎(chǔ)主要有島嶼生物地理學(xué)理論、景觀生態(tài)學(xué)中的結(jié)構(gòu)與功能原理和集合種群理論。在利用島嶼生物地理學(xué)理論對(duì)生境破碎化進(jìn)行研究時(shí)，有兩點(diǎn)假設(shè)：一是將斑塊比喻成海洋中的島嶼；二是假設(shè)斑塊周圍的異質(zhì)環(huán)境對(duì)斑塊中的有機(jī)體來說是難易逾越的“海洋”。然而，事實(shí)并非如此。棲息地斑塊之間的通透性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于真正的島嶼。斑塊動(dòng)物種群受周圍環(huán)境的影響較大，這些影響有時(shí)甚至大于斑塊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。所以，島嶼生物地里理論在研究棲地碎裂化時(shí)受到了一定的局限。景觀生態(tài)學(xué)的結(jié)構(gòu)與功能原理從復(fù)雜的空間格局出發(fā)，將空間格局定義為基質(zhì)、斑塊和廊道等元素來研究破碎生境中的種群動(dòng)態(tài)，充分考慮了生境的空間異質(zhì)性。結(jié)構(gòu)與功能原理強(qiáng)調(diào)環(huán)境的復(fù)雜物理結(jié)構(gòu)，探求不同空間尺度上異質(zhì)物理環(huán)境所產(chǎn)生的種群、群落與生態(tài)系統(tǒng)水平上的生態(tài)后果，由于這種復(fù)雜性，所以數(shù)學(xué)建模和量化分析困難重重。集合種群理論充分考慮了斑塊空間格局對(duì)種群的影響，對(duì)空間環(huán)境的簡(jiǎn)化使其理論內(nèi)涵與實(shí)際應(yīng)用能有效地結(jié)合在一起。經(jīng)典的集合種群理論由Levins于1969年提出，在隨后的幾十年里McCullough、Schwartz、Hanski等學(xué)者對(duì)該理論進(jìn)行了完善和補(bǔ)充，提出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型、多種群模擬模型和關(guān)聯(lián)函數(shù)模型等。Pulliam及Pulliam和Danielson提出了源種群、匯種群以及相應(yīng)的源生境、匯生境的概念，為集合種群理論增添了新的活力，并使集合種群理論得以廣泛地應(yīng)用到棲地碎裂化對(duì)動(dòng)物種群影響的研究中。 2100433B

棲地碎裂化(habitat fragmentation)是指在自然干擾或人為活動(dòng)的影響下，大面積連續(xù)分布的棲息地被分隔成小面積不連續(xù)的棲息地斑塊的過程。這種干擾可以形成多種空間模式，從棲息地被小范圍的中斷到殘余斑塊在已經(jīng)轉(zhuǎn)變了的基質(zhì)中的零星散布，都屬于棲地碎裂化。因此，棲地碎裂化既可以理解為棲息地斑塊的空間模式，也可以理解為產(chǎn)生這種模式的過程。最初的棲地碎裂化概念既包括原棲息地面積的喪失也包括棲息地空間格局的動(dòng)態(tài)變化，近年來，多數(shù)學(xué)者主張將棲息地喪失與空間格局的變化這兩個(gè)概念分開，主要原因是棲息地喪失與空間格局變化的物理結(jié)果不一樣，并且二者對(duì)野生動(dòng)物的生態(tài)學(xué)效應(yīng)存在著一定的差異，棲地碎裂化概念用于特指棲息地空間格局的改變。

棲地碎裂化棲地碎裂化是一動(dòng)態(tài)過程

棲息地的破碎化可定義為對(duì)連續(xù)性棲息地的擾動(dòng)過程，而這種擾動(dòng)又可產(chǎn)生一系列的空間格局，無論是過程還是格局都處于動(dòng)態(tài)之中。在理解棲地碎裂化時(shí)首先要界定什么樣的棲息地是破碎的和什么樣的棲息地不是破碎的，右圖描述了棲地碎裂化過程及其不同階段的空間格局，可以從圖中看出哪些棲息地是未破碎的、哪些棲息地是破碎的以及哪些棲息地是嚴(yán)重破碎的，即棲地碎裂化程度的梯度變異。以往的研究經(jīng)驗(yàn)告訴人們破碎化程度可以通過測(cè)量斑塊面積和隔離度而獲得，這種研究方式隨著景觀生態(tài)學(xué)的滲透理論的應(yīng)用而得到補(bǔ)充和加強(qiáng)。在具體問題研究過程中，往往將未破碎的棲息地稱為同質(zhì)的棲息地，并于尺度關(guān)系密切，棲地碎裂化格局隨著研究尺度的改變而變化。圖中所描述的梯度是連續(xù)的，而不是單獨(dú)的以隔離度為基礎(chǔ)任意地分為“已破碎的”和“未破碎的”，因?yàn)闂厮榱鸦且贿B續(xù)的動(dòng)態(tài)過程。

動(dòng)物種群對(duì)棲地碎裂化過程的不同階段有著不同的反應(yīng)，即動(dòng)物種群對(duì)棲地碎裂化的反應(yīng)受時(shí)間動(dòng)態(tài)的影響。在棲地碎裂化初期，由于對(duì)某一地段的習(xí)慣，有些個(gè)體對(duì)棲息地的變化不會(huì)立即做出反應(yīng)，這一現(xiàn)象容易隱藏和掩蓋破碎化效應(yīng)，從而對(duì)某些動(dòng)物種群形成“生態(tài)陷阱”。另外，在棲地碎裂化過程中，個(gè)體間的替代作用和種群中的漂泊者會(huì)產(chǎn)生類似的效果。有些物種對(duì)棲地碎裂化的反應(yīng)是快速地進(jìn)入殘余的棲息地斑塊中，所以殘余的棲息地斑塊中暫時(shí)增加了物種豐富度和個(gè)體密度。在破碎化棲息地中，群體的社會(huì)吸引力也能改變個(gè)體的分布模式從而在對(duì)棲息地變化的反應(yīng)上產(chǎn)生時(shí)滯。然而，隨著棲地碎裂化過程的持續(xù)和時(shí)間序列的變化，破碎化效應(yīng)對(duì)動(dòng)物種群的各種不良后果會(huì)相繼出現(xiàn)。

棲地碎裂化尺度的重要性

空間和時(shí)間尺度包含于任何生態(tài)系統(tǒng)的過程中，對(duì)于自然現(xiàn)象的描述與選擇的尺度有很大關(guān)系，在不同尺度上，生態(tài)系統(tǒng)模式的表現(xiàn)過程往往不一致。例如，在地中海區(qū)域，有些鳥類的空間分布格局在細(xì)小尺度上可以表現(xiàn)為均勻型而在較大尺度上又表現(xiàn)為聚集型。尺度越大，生態(tài)系統(tǒng)的成分就越復(fù)雜，但其變異性往往隨著尺度的增大而縮小，可預(yù)測(cè)性增強(qiáng)。相反，小尺度下的生態(tài)系統(tǒng)盡管成分相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于隨機(jī)現(xiàn)象的增加，使生態(tài)系統(tǒng)變得不可預(yù)測(cè)。VanTurnhout等在不同空間尺度上對(duì)荷蘭的繁殖鳥類多樣性進(jìn)行了25a的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在不同尺度下，鳥類物種多樣性的表現(xiàn)模式并不一樣，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了在較大尺度上鳥類多樣性的分布模式具有更強(qiáng)的可預(yù)測(cè)性。

尺度的變化可能會(huì)影響人們對(duì)棲地碎裂化的理解，不應(yīng)該試圖決定哪一種尺度是最合理的，而應(yīng)該把工作重點(diǎn)放在理解和認(rèn)識(shí)研究對(duì)象在不同尺度上的發(fā)生規(guī)律。最佳生態(tài)尺度的選擇隨著研究對(duì)象和研究問題的不同而發(fā)生變化。例如，一片面積為100hm²森林破碎成10個(gè)森林斑塊，對(duì)領(lǐng)域面積相對(duì)較小的白喉林鶯來說，必須面臨著一種選擇，即正確的判斷哪些斑塊是適合生存的，哪些不是，如果判斷有誤，可能帶來滅頂之災(zāi)。而這種破碎化對(duì)領(lǐng)域面積較大蒼鷹似乎不產(chǎn)生影響，這10個(gè)斑塊只是蒼鷹棲息地中細(xì)密的紋理。生態(tài)尺度的選擇還與研究的焦點(diǎn)是動(dòng)物個(gè)體還是動(dòng)物種群密切相關(guān)。對(duì)于同一種鳥類而言，研究種群的尺度往往大于研究個(gè)體的尺度。例如，一只雄性松雞在繁殖季節(jié)需要20～50hm²的森林作為領(lǐng)域，一個(gè)松雞繁殖種群往往需要10000hm²的林地作為繁殖場(chǎng)所。另外，同一物種在不同的區(qū)域領(lǐng)域面積差異較大，在選擇研究尺度時(shí)應(yīng)該加以區(qū)別，例如，斑點(diǎn)林鸮個(gè)體的年領(lǐng)域范圍在不同的區(qū)域從500hm²到5000hm²不等。

將石油中的重組分分裂為輕組分，是提高汽油、柴油產(chǎn)出率，增加汽油、柴油產(chǎn)量的一種方法。裂化有三種不同類型：

(1)熱裂化，就是完全依靠熱能進(jìn)行裂化。熱裂化的形式根據(jù)原料不同、裂化深度不同，又分為減粘裂化、焦化。

(2)催化裂化，就是裂化反應(yīng)不單是靠外界供給的熱能，而且還能通過催化劑發(fā)生催化裂化反應(yīng)。這樣反應(yīng)溫度壓力均較低，重組分轉(zhuǎn)化為輕組分收率較高，質(zhì)量也較好，所得的裂化氣體也更宜于作化工原料。

(3)加氫裂化，加氫裂化實(shí)質(zhì)上是催化裂化與加氫兩種反應(yīng)的組合。反應(yīng)是在氫氣壓力下進(jìn)行的。氫氣壓力可根據(jù)不同原料與產(chǎn)品來考慮，可以是17~150大氣壓或更高些。由于在裂化反應(yīng)中生成部分烯烴，容易進(jìn)一步生成碳，而影響催化活性與產(chǎn)品收率，加氫可使烯烴飽和，避免或減少生碳的機(jī)會(huì)，同時(shí)并不影響產(chǎn)品中異構(gòu)烴類的存在。