景观生态学：第六章 景观动态变化

第六章景观动态变化主要内容尺度与景观景观稳定性景观动态变化景观变化的生态环境影响景观动态变化模拟分析一．尺度与景观定义：研究对象时间和空间的细化水平，可用分辨率与范围来描述

空间尺度—所研究生态系统的面积大小或最小信息单元的空间分辨率水平时间尺度—研究对象动态变化的时间间隔景观生态学中的研究尺度——中尺度范畴，从几平方千米到几百平方千米，从几年到几百年景观生态学中研究尺度是辨别生物过程与格局过程的时空量度大尺度的空间过程人类尺度二．景观稳定性㈠概念：景观的各种参数的长期变化呈现水平状态、或是在水平线上下摆动的幅度和周期性具有统计特征（Forman，1990)两方面的含义：一是系统保持现有状态的能力，即抗干扰能力；二是系统受干扰后回归该状态的倾向，即受干扰后的恢复能力景观生态系统受到干扰时，稳定性表现出的两种特征恢复能力（可用系统恢复到原状态所需的时间来度量）抗性（用阻抗值来表示，即系统偏离其初始轨迹的偏差量的倒数）㈡景观要素的稳定性气候要素—周期性变化（常用平均温度、年降水量来表示）；非周期性变化地貌形态—变化的时间尺度相当长，稳定要素岩石和土壤植物—周期性变化（时间变化节律）；非周期性变化（考虑遭受自然或人为干扰后植物非正常成长过程）水文—景观变化最具影响力的干扰因素（三）景观稳定性的尺度问题景观稳定性的时间尺度景观稳定性是一相对的概念取决于我们观察景观时选择的时间尺度大小一般，以人一生的生命周期作为研究景观的时间尺度景观稳定性的空间尺度大尺度景观结构和要素组成的变化需要很长的时间才发生小尺度景观的变化在短期就可以发生三．景观动态变化景观变化的规律与判定标准景观随时间变化的趋势变化是绝对的，稳定是相对的长期变化（生态过程）有5种模式：恒定模式、周期循环模式、定向模式、分段模式和灾变模式景观随时间变化的趋势可分成三个独立参数来表征：变化的总趋势、围绕总趋势的相对波动幅度、波动的韵律景观参数是指景观生产力、生物量、斑块的形状和面积、廊道的宽度、基质的空隙度、生物多样性、网络发育情况、演替速率、景观要素间的流等景观变化的判定标准景观的基质发生变化，一种新的景观要素成为景观基质几种景观要素类型面积所占景观表面百分比发生足够大的变化，引起景观内部空间格局的改变景观内产生一种新的景观要素类型，并达到一定覆盖范围景观变化的驱动因子分析自然驱动因子（较大时空尺度，大面积的景观变化）人为驱动因子（人口、技术、政治经济体制、政策和文化因子）（一）自然驱动因子含义—指在景观发育过程中，对景观形成起作用的自然因素地貌的形成３个主要过程产生地表的地貌特征：地壳构造运动；风和流水的作用；重力和冰川作用由地形引起的景观变化可用开阔度和深度效应来表示气候的影响沿赤道向两极，在不同的气候带形成了各种不同类型的景观赤道景观—几乎由森林基质组成热带气候下的景观—大片森林有明显的破碎迹象，有热带稀树草原或暂时性的耕地荒漠景观—裸地、绿洲温带景观寒冷地区景观生命的定居动植物在海洋生活近30亿年才渐渐征服了陆地，最终形成现在的景观植物群落的演替不断改变着景观的外貌动物定居的结果在景观中形成一个重要的反馈环土壤的发育长期的演化过程形成了典型的地带性分布规律自然干扰火干扰可以认为是最重要的自然干扰洪水、飓风、龙卷风等自然灾害；蝗虫的爆发也是一种严重的自然干扰（二）人为驱动因子在人为影响因子的作用下，景观的变化主要表现为土地利用／土地覆被的变化土地利用—体现人类的利用方式及管理制度土地覆被—同自然的景观类型相联系⑴人口因素人口增加导致耕地等农业景观的增加，同时林业景观等其他资源流失人口增长导致生产的密集化，形成了复杂的土地管理系统人口增长可以对区域甚至全球产生影响人口增长意味着对粮食需求的增大人口同景观变化的反馈环作用⑵技术因素科学技术和工艺的发展提高了土地生产力新的运输技术缩短了土地之间的距离，某种科学技术的诞生可能会产生世界范围的景观变化⑶政治体制及决策因素人类的决策对景观变化起着“催化剂”的作用，在当今先进的技术装备和现代化的通讯设施下，这种催化作用更为明显⑷文化因素文化决定或者强烈影响着人们怎样使用土地公众的意见法律；法律可能是最有力的直接影响土地利用变化的因素知识：缺乏知识会导致不正确的政策、错误的管理以及无法作出统一的规划根据历史进程中，人类的全部活动对景观影响的综合效果，把景观的演变分成５个阶段自然景观：主要受自然因素的影响管理景观：人类介入草地、牧场或森林内进行活动种植景观：经历三个阶段（传统农业、传统农业向现代农业的过渡、集约化的现代农业）森林景观草原景观自然景观管理景观自然保护区牧场农业景观水田旱地郊区景观：受城市景观压力最大的地区；物种多样性高城市景观：街道和市区；三种城市布局（同心圆模型、扇形模型和多核心模型）总结发展趋势：①引进斑块增加，干扰和环境资源斑块减少；②斑块密度增大，形状愈渐规则，面积变小；③线状廊道和网络增加，河流廊道减少城市景观景观变化带来的环境问题大气质量下降改变大气中气体的组成和含量而影响大气质量土壤侵蚀和土地沙化原因：人类不合理的土地利用方式湿地的减少农业生产的一系列活动，直接导致湿地数量的减少；杀虫剂和化肥对湿地造成污染城市化以及城市化过程中的污染物（五）景观变化的生态环境影响大气污染大气污染土地沙漠化水资源短缺工业景观和农业扩张，全世界用水量剧增严重影响居民的日常生活，威胁工农业生产非点源污染景观变化对水质影响的主要方式非点源污染—同点源污染相对应，指溶解的或固体污染物从非特定的地点，在降水和径流冲刷作用下，通过径流过程而汇人受纳水体（如河流、湖泊、水库、海湾等），引起的水体污染（五）景观变化的动态模拟景观变化动态—景观变化的过去、现状和未来趋势分为两种景观空间变化动态：斑块数量、大小；廊道数量、类型；影响扩散的障碍类型和数量；景观要素的配置景观过程变化动态：物种的扩散、能量的流动和物质的运移等变化情况景观变化模拟的步骤数据的来源：航空像片、数字遥感、公开出版的数据和统计资料

建立景观分类系统空间数据基础：要求清楚地描述景观空间位置的变化；大量的原始数据要求转换成相同的空间数据系统数据分析：手段（借助GIS，建立各种模拟模型）；方法（空间统计分析、景观要素的时空转换、计算机制图）景观变化的动态模拟从两个层次上进行变化的集合程度整体景观变化模型：景观作为一个整体，研究某一个值（如景观要素值）的变化情况

景观分布变化模型：景观一系列变量值的变化模拟景观空间模型：预测景观中要素变化的数量，还可以输出景观要素空间位置变化的构型数学