地中海西北海岸线生态系统研究

地中海西北海岸线生态系统研究：多维遥感反演土地利用时空演化规律

 

摘要：海岸线生态系统是沿海城市关键的生态安全屏障，如何科学高效地揭示区域海岸线生态系统承载力的变化规律是当前研究所面临的关键性科学问题。以地中海西北海岸线为研究对象，以景观生态学景观格局（斑块、廊道、基质）为理论支撑，建立了 60 年土地利用数据集，运用遥感技术精准且高效地揭示了多维时间以及地域尺度下的地中海西北海岸线生态系统土地利用演化规律，从技术层面实现了多维度联动解析的突破性创新；同时通过应用景观生态学理论，对海岸线生态系统监控理论体系进行探索。

 

通过对大尺度全球海岸线森林碳储量生态安全现状模型进行评估，揭示了沿海城市基础设施建设规模的缩减对于海岸线生态系统恢复的重大意义；对中小尺度地中海西北海岸线以及代表城市菲格拉斯市和瓦伦西亚市用地性质时空演化模型进行规律推演，得出自然复原力与周边环境具有紧密正相关性。因此必须加强对海岸线生态系统连通性的监测，在不可避免的旅游驱动下，为未来中国海岸线土地管控与建设的优化、沿海城市生态系统的自然复原以及抗灾能力的提升，提供科学、准确、高效的实践理论与技术支撑。

 

1  全球海岸线现状

 

1.1  全球海岸线

 

过去一个世纪以来，欧美以及亚洲各大沿海城市迅速扩张，资源过度开采，自然与人为灾害频发，这对海岸线自然缓冲区的生态系统造成了不可逆的摧毁，特别是在海岸线上过度的旅游开发，以及城市垃圾填埋场、郊区铁路和高速公路的建设等[1]。因此，过去半个多世纪以来，很多沿海城市在海岸线自然缓冲区破碎化异常严重的区域陆续地展开了生态修复[2]。通过对全球海岸线修复代表性案例进行分析，可发现其主要分为 2 种修复方向。

 

一种是修复成原始自然状态。如西班牙菲格拉斯市（Figueras）的地中海俱乐部被拆除后修复成原始地质自然公园[3]—德克雷乌斯角（Cap De Creus）自然公园；美国华盛顿州奥林匹克半岛的埃尔瓦河（Elwha River）上的两座水坝被拆除，使该河恢复自然状态，这是美国历史上最大的大坝拆除工程[4]；新西兰的奥隆戈湾（Orogo Bay）采煤厂被恢复成鸟类栖息地；荷兰入海口农田被修复为洪泛区；美国圣巴勃罗湾入口的纳帕·索诺玛（Napa Sonoma）沼泽地的盐田计划停止后被修复还原成滨海湿地[5]。另一种是建造新的自然环境。

如西班牙加拉夫（Garraf）垃圾填埋场被修复成梯田式的自然公园[6]；美国钱伯斯湾皮 尔 斯 县（Pierce County, Chambers Bay） 政府将采煤厂修复成公共高尔夫球场；西班牙瓦伦西亚市的塞勒（Saler）海滩上的酒店被清理，场地经修复后建造了一条新的沙丘廊道以抵御风暴的侵蚀[7]；菲律宾海啸重灾区按照红树林模块进行再生修复；美国新泽西垃圾填埋场被改造修复成滨海湿地公园[8]。

 

1.2  地中海西北海岸线

 

地中海西北海岸线因其宜人的气候、丰富的历史和多样的文化吸引了大约 1/3 的国际游客，成为世界上最受欢迎的旅游目的地之一。20 世纪 50 年代开始，为了承载每年访问该区域的大量游客，地中海西北海岸线城市大力发展旅游业。但新增的旅游业项目往往集中在城市的自然缓冲区，这对濒危的地中海物种（如海龟、海豹等）的生境构成了严重威胁，对沿岸海洋生境造成了较严重的干扰 ,如海岸侵蚀和污染等[9]。从 1960 年起，西班牙政府陆续展开一系列生态修复工程，如德克雷乌斯角自然公园修复、加拉夫垃圾填埋场修复、瓦伦西亚市海岸线塞勒海滩修复等。

 

1）德克雷乌斯角自然公园。位于西班牙菲格拉斯市域的布拉瓦海岸（Costa Brava），是全球十大黄金海岸之一，距巴塞罗那仅 60 km，是欧洲北部居民的度假胜地。1961 年，地中海俱乐部在此建成，俱乐部拥有 430 栋建筑，每年夏季接待约 900 名游客。该项目被公认是地中海现代主义运动（Mediterranean Modernism  movement）①中对环境影响最为严重的案例之一[10]。



2003 年夏天，地中海俱乐部停止营业，并于 2008—2010 年被拆除，地中海沿岸城市有史以来最大的修复项目由此开始，其生态恢复进程正式拉开序幕。巴塞罗那加泰罗尼亚（Catalonia）自治区政府宣布地中海俱乐部更名为德克雷乌斯角自然公园（图 1），并因其所拥有的珍贵地质和植物学价值被定为国家级保护区。

 

2）瓦伦西亚市海岸线塞勒海滩修复项目。瓦伦西亚市海岸线长 11 km，由一条带状的沙滩和潟湖围合而成。人们在塞勒海滩集中建设了大规模酒店（图 2-1），而该开发区域正位于濒危的布哈伊拉生态系统（Buhaira eco-system）中，建设开发活动对这一古老的生态系统造成了毁灭性破坏。由于大规模的开发，海滩范围缩小，沙丘被夷为平地，而这些沙丘带原本遏制了海滩后方灌木和树林的沙化趋势[10]。



考虑到塞勒海滩受到了严重侵蚀，1973 年，在西班牙生态学家的抗议下，旅游开发商停止了该区域内有关破坏自然环境的建设项目。1986 年此区域被命名为阿勒布菲雅（Albufera）自然公园[11]。1990 年，瓦伦西亚市政府开始了此海滩区域的修复计划，拆除了码头、学校等部分建筑物，并建造了一条新的沙丘廊道（图 2-2）。它以新月形沙丘（crescent-shaped  dune）②为模块（图 3），由典型的灌木丛编织出沙丘的基本支撑结构。为了抵御强力的海风以及强日晒，植被均选择了低矮耐旱的攀爬类灌木[12]。