基于文献计量分析的珊瑚礁研究现状与热点

王 耕,常 畅,于小茜,徐惠民,3

1 辽宁师范大学城市与环境学院,大连 116029 2 中国科学院南海海洋研究所,广州 510301 3 钦州学院海洋学院,钦州 535011

文献计量是一种基于数理统计的定量分析方法,它用科学文献的外在特征作为研究对象,研究文献的分布结构、数量关系和变化规律等,在此基础上探讨相关研究的特征和规律[1- 2],具有显著的客观性,定量化,模型化的宏观研究优势,是一种成熟的文献分析和信息挖掘方法[3- 5]。文献计量最早提出于20世纪初期,该方法原本是图书情报领域的常用统计方法,随着各个学科领域的不断发展,目前文献计量被越来越多的学科应用,以了解学科的研究状况、热点及研究趋势[6]。如,Takn等[7]用该方法分析了《美国历史评述》对历史学领域的贡献,Tancoigne等[8]用该方法研究了农业科学中的生态系统服务的发展态势。

珊瑚礁是在成百数千年的过程中由无数珊瑚虫死亡之后的骨骼沉积而形成的。在珊瑚礁里,无数的生物生活在珊瑚礁环境中,它们构成一个特殊的生态系统,称珊瑚礁生态系统,它被称为海洋的热带雨林或热带海洋中的绿洲[9- 10]。珊瑚礁生态系统是全球初级生产量最高的生态系统之一,生物多样性最为丰富,不仅为各种海洋生物提供了适宜的栖息地,还为人类提供食物、药物资源,增加渔业和旅游业的收入,保护海岸免受波浪冲击[11- 13]。然而近50年以来,由于全球气候变化,海洋酸化和人类的不合理活动,导致全球珊瑚礁整体呈加速退化的趋势[14]。1998年,由于全球气温升高,导致全球约16%的珊瑚礁破坏[15- 16]。2013年世界珊瑚礁大会报告称亚洲珊瑚大三角地区85%的珊瑚礁正在受到过度开发、海洋污染和过度捕捞等人类不合理活动的威胁[17]。就个别地区而言,大堡礁珊瑚礁覆盖率从1985年的28%大幅下降到2012年的13.8%；南海三亚鹿回头岸礁覆盖率从1960年的80%—90%下降到2009年的12%[18]。目前,我国南海已有70%的珊瑚完全退化,珊瑚礁荒漠化现象日趋严重,迫切需要全球的共同关注与保护。由此,为探求珊瑚礁生态系统的现状与发展,维护健康的珊瑚礁海岸关键区,有必要对当前的珊瑚研究进行统计分析。

1 数据来源与研究方法

有关国际的研究,本文以WEB OF SCIENCE 数据库中的WEB OF SCIENCETM核心合集为数据源,检索文献中含有“coral”,文献类型为ARTICLE的文献,搜索年份限制在2017年之前(包含2017年),并在检索结果中筛选出与生态环境相关的文献,最后得出9585条符合条件的结果。关于国内的研究,本文采用中国期刊全文数据库(CNKI)中主题为“珊瑚”并与生态环境有关的论文为数据源,(由于在CNKI中搜索的以“珊瑚”为主题的论文涉及到人文社会科学、医学、工程地质等诸多领域,所以将论文限制在生态环境方面)搜索年份限制在2017年之前(包含2017年),筛选出共计730篇珊瑚相关文献。

分别将已选的9585篇国际文献题录和730篇国内文献题录导入Bibexcel中,导出文献的高频关键词,合并其中的近义词、同义词。国际文献筛选出词频大于50的关键词共计64个,国内文献筛选出词频大于10的关键词47个。利用Bibexcel将国际文献中导出的64个高频关键词生成64×64的共词矩阵,将国内文献中导出的47个高频关键词生成47×47的共词矩阵,分别导入到Ucinet中生成 ##h文件,再用Netdraw做出国际与国内珊瑚研究高频关键词共现网络可视图完成共词分析。分别将两个共词矩阵导入SPSS,分析得出系统聚类分析树状图,对关键词进行聚类分析。

2 结果分析

2.1 珊瑚相关论文发文统计

在WEB OF SCIENCE数据库中检索的9585篇以“coral”为主题词的文献每年发布数量如图1所示。由图1可以看出,虽然个别年份有所回落,文献数量整体上呈逐年上升趋势。研究可以分为两个阶段,第一阶段(1990年以前),文献数量较少,珊瑚研究处于萌芽时期；第二阶段(1991至今),珊瑚文献开始骤增,这说明国际上针对于珊瑚的重视大致开始于此时,推测是由于1991年冷战结束,世界各国开始将目光投放在除军事政治之外的领域,对海洋方面的研究有所倾向。

图1 国际上有关珊瑚在生态环境领域的论文各年份分布数目Fig.1 Number of articles about coral in ecological environment in each year in global

在CNKI中检索的730篇主题为“珊瑚”并与生态环境有关的文献每年发布数量如图2所示。由图2可以看出,随着时间的推移,文献的数量大体上呈上升趋势,尤其自1994年以来文献数量呈加速增长趋势。有关珊瑚的研究大体可分为四个阶段,第一阶段(1959—1990年)初步探索阶段,文献数量不多,说明关于珊瑚在生态环境领域的重要性还未引起太多专家学者的重视；第二阶段(1991—2000年)发展萌芽阶段,相比于第一阶段,文献数量有所增长,主要是由于《联合国海洋法公约》于1994年末生效,我国加强了对海上天然资源的管理、污染处理,专家学者们开始重视,促使相关研究增加；第三阶段(2001—2007年)波动增长阶段,在这期间国家“十二五”计划出台了《国家海洋事业发展规划》,强调了海洋事业的重要意义；第四阶段(2008年至今)稳步增长阶段,这段时间推测是由于经济发展,人类活动频繁,污染加重,以及旅游业的发展给沿海珊瑚礁生态系统带来的直接压力,导致珊瑚礁退化所造成的负面影响开始显现,专家学者们开始重视,研究数量增加。综合来看国际和国内的珊瑚研究均是从20世纪90年代开始走向成熟,但国内要略迟于国际。图2中2017年论文数量较少,推测是由于统计数量时一些论文还未发表造成的。

图2 国内有关珊瑚在生态环境领域的论文各年份分布数目Fig.2 Number of articles about coral in ecological environment in each year in domestic

2.2 高频关键词分析

关键词是对文章的高度概括和精炼,提炼出多篇文章中的高频关键词一定程度上可以代表该领域的研究热点[4,19]。利用Bibexcel将从WEB OF SCIENCE数据库中提取高频关键词如表1和CNKI中提取的高频关键词如表2。根据表1可以看出国际上有关珊瑚的研究的出现最多的关键词为coral reefs(珊瑚礁)和corals(珊瑚),其次是coral bleaching(珊瑚白化),climate change(气候变化),recruitment(珊瑚幼虫),Symbiodinium(共生藻)等。由此分析得出国际上珊瑚研究热点是关于珊瑚礁的退化原因,比较侧重珊瑚白化的研究；珊瑚白化对造礁能力的影响等。根据表2,可以看出在我国的珊瑚研究领域中,珊瑚礁是出现频次最多的关键词,是学科研究的核心,次核心关键词为造礁珊瑚,造礁石珊瑚,珊瑚,涠洲岛。由此可见国内则更倾向于对造礁珊瑚研究,以寻求增加珊瑚礁覆盖面积,从而改善海洋生态环境。透过这些高频关键词,可以看出国内外针对于珊瑚的研究多集中在珊瑚礁上,这与当前珊瑚礁的严重退化形势息息相关,无论是国内还是国外珊瑚礁都是学者们的研究重点。

2.3 高频关键词的共现分析

共词分析法是文献计量方法的一种,通过对某个学科领域的研究主题或方向的关键词共同出现在同一篇文献中的情况进行分析,以此判断该领域中各个方向或主题间的关系[20- 22]。该方法最早出现在20世纪70年代中后期,目前广泛应用于多个研究领域,探索各领域或学科的研究现状与热点,探究其历史发展脉络[23]。将共词分析法与社会网络分析软件结合,即可生成社会网络分析图,将共词分析结果可视化,从而清晰地展示出某个研究领域中哪些关键词常放在一起研究,共现次数越多,程度就越高,也就是该领域的研究热点。

表1 国际高频关键词及其词出现频次

本文利用Bibexcel软件将国际文献中提取的64个关键词及其出现频次得出64×64的共词矩阵,国内文献提取的47个关键词及词频生成47×47共词矩阵,分别导入到Ucinet软件中生成 ##h文件,再用Netdraw绘制出高频词共现网络可视图如图3和图4,完成共词分析。网络图中,每个节点代表一个关键词,节点越大,说明该关键词与其他词共现的次数越多,节点间的连线表示两词的共现情况,线条越粗表示这两词之间共现次数越多[24]。节点小的,与节点连线较细的并不代表研究次数少,只能说明它与网络视图中的其他词共现次数少。

表2 国内高频关键词及其词出现频次

图3 国际珊瑚研究高频关键词共现网络可视图Fig.3 Co-occurance netview of key words from coral studies in global

通过图3可以看出,coral reefs(珊瑚礁),corals(珊瑚),climate change(气候变化),sedimentation(沉积),coral disease(珊瑚疾病)等词所代表的节点较大,说明这几个词与其他关键词共现次数多,一定程度上可以视为国际上珊瑚的研究热点。64个关键词之间关系紧密,各节点间的连线纵横交错,交织成网。虽然某些连线略粗于其他连线,但具体是代表哪两词的关系难以从图上清晰地看出。

由于国际与国内检索到的相关文献数量相差悬殊,故高频关键词之间的共现次数相差较大,导致国内关键词共现网络图中节点间连线的密度明显小于国际。由图4可以看出,生态系统,热带海洋,渔业厅,岸礁等关键词在珊瑚文献中与其他关键词共现的次数较多,但由于国内的相关文献数量较少,共现次数多的关键词不一定能准确代表该研究领域内的研究热点。图4中南海和珊瑚白化、热带海洋和气候变化、气候变化和全球变化、珊瑚礁和生态系统等,这些关键词之间的连线较粗,也就是它们两两之间的共现次数较多,说明以它们两两为研究对象的文献较多,两词在研究领域内的关系较紧密。

图4 国内珊瑚研究高频关键词共现网络可视图Fig.4 Co-occurance netview of key words from coral studies in domestic

2.4 高频关键词的聚类分析

聚类分析也是文献计量的常见方法,在统计学中是研究“物以类聚”问题的多元统计分析方法。聚类分析的基本思想是将每个关键词看成一类,而后按照事先选定的方法计算聚类统计量,并把最近的两类合并,然后重新计算每一类间的距离,继续把距离最近的两类合并[25- 26],如此重复,直到最后各个关键词都归为设定的类数中,从而判断出关键词之间的亲疏关系[27]。分类结果中,同一类别内部的个体有较大的相似性,而与不同类别中的个体相比则有一定的差异性。本文使用SPSS中的系统聚类分析,分别对国际文献中提取的64个关键词和国内文献中提取的47个关键词进行聚类分析,分别得出系统聚类树状图如图5和图6,以及高频关键词别被分成四个群集如表3和表4。

表3 国际珊瑚研究关键词聚类群体划分

图5 国际关键词系统聚类分析树状图Fig.5 Tree diagram of hierachical cluster analysis of key words in global

图6 国内关键词系统聚类分析树状图Fig.6 Tree diagram of hierachical cluster analysis of key words in domestic

通过对国际珊瑚研究关键词的聚类群体划分,由表3可以看出,群集1囊括了对国际珊瑚研究中的诸多方面,大多是一些针对特定地区,或针对珊瑚的某些特殊品种的研究,如Great Barrier Reef(大堡礁),Indian Ocean(印度洋),Red Sea(红海)等,Acropora(鹿角珊瑚),Porites(滨珊瑚)等。还涉及在珊瑚生长过程中的诸多影响因素,如algae(藻类),eutrophication(富营养化),sea surface temperature(海面温度)等。群集2中涉及的主要是与珊瑚白化以及珊瑚共生藻相关的研究。珊瑚的共生藻——虫黄藻与珊瑚的生长密切相关,当活体珊瑚由于温度变化或污染等原因导致虫黄藻死亡或失去体内的虫黄藻,便会产生珊瑚白化[28- 31]。群集3中主要是对珊瑚礁生态系统内部的各类组分,环境因子的研究,如coral reef fishes(珊瑚礁鱼类),ocean acidification(海洋酸化),temperature(温度)等。群集4是针对于气候变化对珊瑚礁影响的研究。近些年来气候变化及一系列极端天气带来的影响愈加受到专家学者们的关注,海水的升温和降温,海平面的下降等都将对位于浅海的珊瑚礁产生负面影响。

通过对国内珊瑚研究关键词的聚类群体划分,由表4可以看出,群集1主要研究珊瑚以及珊瑚礁构成的生态系统与海洋环境的关联与影响。群集2主要研究海洋公园、海洋环保、旅游等人类活动对珊瑚和珊瑚礁的影响,尤其是对珊瑚礁生态系统生物多样性的影响。我国南海处在热带海洋地区,适合珊瑚生长,尤其是三亚鹿回头、亚龙湾,广西涠洲岛和南沙、西沙群岛是我国专家学者的主要研究对象。群集3 研究的是影响珊瑚的气候因子,气候变化会引起各种珊瑚礁生态系统中各种生物量的变化从而改变珊瑚礁生态系统的结构。群集4的研究包括全球变化和热带海洋,或者说是海平面变化对珊瑚礁生态系统的影响。

根据国际国内的高频关键词聚类分析的四个群集,国内外珊瑚研究有一定相似性。首先国内外都有关于珊瑚礁生态系统和与珊瑚相关的环境因子的研究；都有关于气候变化对珊瑚礁影响研究等。二者不同的是：国际着重研究珊瑚白化等使珊瑚礁退化的原因,而国内更重视珊瑚礁造礁能力与人类活动对珊瑚礁生态系统的影响,由此看出,国际上对珊瑚的退化研究优于国内,所以国内在探究珊瑚造礁能力的同时还要借鉴国外,挖掘珊瑚退化的各种原因,从根本上解决珊瑚退化问题。

表4 国内珊瑚研究关键词聚类群体划分

3 结论

(1)国际上对珊瑚的研究大致可以1991年为界分为两个阶段,1991年之后进入成熟发展时期。国内可分为4个阶段：初步探索阶段,发展萌芽阶段,波动增长阶段,稳步增长阶段。综合来看,不论是国内还是国外,研究数量都是自20世纪90年代底开始大体呈逐年上升趋势,这与近些年来珊瑚礁退化,海洋生态环境恶化有关。

(2)国际上有关珊瑚的研究的出现最多的关键词为coral reefs,corals,coral bleaching,climate change等,我国的珊瑚研究中出现频次最多的关键词为珊瑚礁,造礁珊瑚,造礁石珊瑚等,这说明国外对珊瑚的研究更倾向于探究珊瑚礁退化的原因,而国内则以提高珊瑚礁的造礁能力为研究热点。

(3)根据高频关键网络词共现网络可视图看出,国际研究中关键词coral reefs,corals,climate change,sedimentation等词所代表的节点较大说明它们与其他关键词一起研究的次数较多,这些词一定程度上也可视为当前的研究热点。

(4)从国际国内的高频关键词聚类分析结果来看,国际着重研究珊瑚白化等使珊瑚礁退化的原因,而国内更重视珊瑚礁造礁能力与气候变化和人类活动对珊瑚礁生态系统的影响。国际上对珊瑚的退化的研究优于国内,所以国内在以后的研究中应增加对珊瑚退化问题的研究,从源头上解决退化问题。

综上所述,珊瑚礁是目前国内外的有关珊瑚在生态环境领域的研究的重点,但国内外的研究各有侧重,国外对珊瑚的研究以珊瑚礁退化为研究热点,而国内则以提高珊瑚礁的造礁能力为研究热点。这也折射出当前全世界珊瑚礁形势不容乐观,各种自然因素和人为因素在推动着珊瑚礁的退化,珊瑚礁生态系统亟待修复,因此,国内外未来的研究会倾向于珊瑚修复或帮助珊瑚礁生态系统自行恢复。本文存在的不足：由于资源有限,国际文献尚未收集到1989年之前的相关文献,导致分析不够全面。本文从CNKI上搜索“珊瑚”为主题的文献,由于CNKI不能准确地筛选出生态环境领域的文献,所以采用手动筛选,可能会有漏选或错选,使筛选结果不够准确。