景觀生態(tài)學(xué)：第六章 景觀動態(tài)變化

第六章景觀動態(tài)變化主要內(nèi)容尺度與景觀景觀穩(wěn)定性景觀動態(tài)變化景觀變化的生態(tài)環(huán)境影響景觀動態(tài)變化模擬分析一．尺度與景觀定義：研究對象時間和空間的細化水平，可用分辨率與范圍來描述

空間尺度—所研究生態(tài)系統(tǒng)的面積大小或最小信息單元的空間分辨率水平時間尺度—研究對象動態(tài)變化的時間間隔景觀生態(tài)學(xué)中的研究尺度——中尺度范疇，從幾平方千米到幾百平方千米，從幾年到幾百年景觀生態(tài)學(xué)中研究尺度是辨別生物過程與格局過程的時空量度大尺度的空間過程人類尺度二．景觀穩(wěn)定性㈠概念：景觀的各種參數(shù)的長期變化呈現(xiàn)水平狀態(tài)、或是在水平線上下擺動的幅度和周期性具有統(tǒng)計特征（Forman，1990)兩方面的含義：一是系統(tǒng)保持現(xiàn)有狀態(tài)的能力，即抗干擾能力；二是系統(tǒng)受干擾后回歸該狀態(tài)的傾向，即受干擾后的恢復(fù)能力景觀生態(tài)系統(tǒng)受到干擾時，穩(wěn)定性表現(xiàn)出的兩種特征恢復(fù)能力（可用系統(tǒng)恢復(fù)到原狀態(tài)所需的時間來度量）抗性（用阻抗值來表示，即系統(tǒng)偏離其初始軌跡的偏差量的倒數(shù)）㈡景觀要素的穩(wěn)定性氣候要素—周期性變化（常用平均溫度、年降水量來表示）；非周期性變化地貌形態(tài)—變化的時間尺度相當(dāng)長，穩(wěn)定要素巖石和土壤植物—周期性變化（時間變化節(jié)律）；非周期性變化（考慮遭受自然或人為干擾后植物非正常成長過程）水文—景觀變化最具影響力的干擾因素（三）景觀穩(wěn)定性的尺度問題景觀穩(wěn)定性的時間尺度景觀穩(wěn)定性是一相對的概念取決于我們觀察景觀時選擇的時間尺度大小一般，以人一生的生命周期作為研究景觀的時間尺度景觀穩(wěn)定性的空間尺度大尺度景觀結(jié)構(gòu)和要素組成的變化需要很長的時間才發(fā)生小尺度景觀的變化在短期就可以發(fā)生三．景觀動態(tài)變化景觀變化的規(guī)律與判定標準景觀隨時間變化的趨勢變化是絕對的，穩(wěn)定是相對的長期變化（生態(tài)過程）有5種模式：恒定模式、周期循環(huán)模式、定向模式、分段模式和災(zāi)變模式景觀隨時間變化的趨勢可分成三個獨立參數(shù)來表征：變化的總趨勢、圍繞總趨勢的相對波動幅度、波動的韻律景觀參數(shù)是指景觀生產(chǎn)力、生物量、斑塊的形狀和面積、廊道的寬度、基質(zhì)的空隙度、生物多樣性、網(wǎng)絡(luò)發(fā)育情況、演替速率、景觀要素間的流等景觀變化的判定標準景觀的基質(zhì)發(fā)生變化，一種新的景觀要素成為景觀基質(zhì)幾種景觀要素類型面積所占景觀表面百分比發(fā)生足夠大的變化，引起景觀內(nèi)部空間格局的改變景觀內(nèi)產(chǎn)生一種新的景觀要素類型，并達到一定覆蓋范圍景觀變化的驅(qū)動因子分析自然驅(qū)動因子（較大時空尺度，大面積的景觀變化）人為驅(qū)動因子（人口、技術(shù)、政治經(jīng)濟體制、政策和文化因子）（一）自然驅(qū)動因子含義—指在景觀發(fā)育過程中，對景觀形成起作用的自然因素地貌的形成３個主要過程產(chǎn)生地表的地貌特征：地殼構(gòu)造運動；風(fēng)和流水的作用；重力和冰川作用由地形引起的景觀變化可用開闊度和深度效應(yīng)來表示氣候的影響沿赤道向兩極，在不同的氣候帶形成了各種不同類型的景觀赤道景觀—幾乎由森林基質(zhì)組成熱帶氣候下的景觀—大片森林有明顯的破碎跡象，有熱帶稀樹草原或暫時性的耕地荒漠景觀—裸地、綠洲溫帶景觀寒冷地區(qū)景觀生命的定居動植物在海洋生活近30億年才漸漸征服了陸地，最終形成現(xiàn)在的景觀植物群落的演替不斷改變著景觀的外貌動物定居的結(jié)果在景觀中形成一個重要的反饋環(huán)土壤的發(fā)育長期的演化過程形成了典型的地帶性分布規(guī)律自然干擾火干擾可以認為是最重要的自然干擾洪水、颶風(fēng)、龍卷風(fēng)等自然災(zāi)害；蝗蟲的爆發(fā)也是一種嚴重的自然干擾（二）人為驅(qū)動因子在人為影響因子的作用下，景觀的變化主要表現(xiàn)為土地利用／土地覆被的變化土地利用—體現(xiàn)人類的利用方式及管理制度土地覆被—同自然的景觀類型相聯(lián)系⑴人口因素人口增加導(dǎo)致耕地等農(nóng)業(yè)景觀的增加，同時林業(yè)景觀等其他資源流失人口增長導(dǎo)致生產(chǎn)的密集化，形成了復(fù)雜的土地管理系統(tǒng)人口增長可以對區(qū)域甚至全球產(chǎn)生影響人口增長意味著對糧食需求的增大人口同景觀變化的反饋環(huán)作用⑵技術(shù)因素科學(xué)技術(shù)和工藝的發(fā)展提高了土地生產(chǎn)力新的運輸技術(shù)縮短了土地之間的距離，某種科學(xué)技術(shù)的誕生可能會產(chǎn)生世界范圍的景觀變化⑶政治體制及決策因素人類的決策對景觀變化起著“催化劑”的作用，在當(dāng)今先進的技術(shù)裝備和現(xiàn)代化的通訊設(shè)施下，這種催化作用更為明顯⑷文化因素文化決定或者強烈影響著人們怎樣使用土地公眾的意見法律；法律可能是最有力的直接影響土地利用變化的因素知識：缺乏知識會導(dǎo)致不正確的政策、錯誤的管理以及無法作出統(tǒng)一的規(guī)劃根據(jù)歷史進程中，人類的全部活動對景觀影響的綜合效果，把景觀的演變分成５個階段自然景觀：主要受自然因素的影響管理景觀：人類介入草地、牧場或森林內(nèi)進行活動種植景觀：經(jīng)歷三個階段（傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過渡、集約化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)）森林景觀草原景觀自然景觀管理景觀自然保護區(qū)牧場農(nóng)業(yè)景觀水田旱地郊區(qū)景觀：受城市景觀壓力最大的地區(qū)；物種多樣性高城市景觀：街道和市區(qū)；三種城市布局（同心圓模型、扇形模型和多核心模型）總結(jié)發(fā)展趨勢：①引進斑塊增加，干擾和環(huán)境資源斑塊減少；②斑塊密度增大，形狀愈漸規(guī)則，面積變小；③線狀廊道和網(wǎng)絡(luò)增加，河流廊道減少城市景觀景觀變化帶來的環(huán)境問題大氣質(zhì)量下降改變大氣中氣體的組成和含量而影響大氣質(zhì)量土壤侵蝕和土地沙化原因：人類不合理的土地利用方式濕地的減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一系列活動，直接導(dǎo)致濕地數(shù)量的減少；殺蟲劑和化肥對濕地造成污染城市化以及城市化過程中的污染物（五）景觀變化的生態(tài)環(huán)境影響大氣污染大氣污染土地沙漠化水資源短缺工業(yè)景觀和農(nóng)業(yè)擴張，全世界用水量劇增嚴重影響居民的日常生活，威脅工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非點源污染景觀變化對水質(zhì)影響的主要方式非點源污染—同點源污染相對應(yīng)，指溶解的或固體污染物從非特定的地點，在降水和徑流沖刷作用下，通過徑流過程而匯人受納水體（如河流、湖泊、水庫、海灣等），引起的水體污染（五）景觀變化的動態(tài)模擬景觀變化動態(tài)—景觀變化的過去、現(xiàn)狀和未來趨勢分為兩種景觀空間變化動態(tài)：斑塊數(shù)量、大??；廊道數(shù)量、類型；影響擴散的障礙類型和數(shù)量；景觀要素的配置景觀過程變化動態(tài)：物種的擴散、能量的流動和物質(zhì)的運移等變化情況景觀變化模擬的步驟數(shù)據(jù)的來源：航空像片、數(shù)字遙感、公開出版的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計資料

建立景觀分類系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)：要求清楚地描述景觀空間位置的變化；大量的原始數(shù)據(jù)要求轉(zhuǎn)換成相同的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析：手段（借助GIS，建立各種模擬模型）；方法（空間統(tǒng)計分析、景觀要素的時空轉(zhuǎn)換、計算機制圖）景觀變化的動態(tài)模擬從兩個層次上進行變化的集合程度整體景觀變化模型：景觀作為一個整體，研究某一個值（如景觀要素值）的變化情況

景觀分布變化模型：景觀一系列變量值的變化模擬景觀空間模型：預(yù)測景觀中要素變化的數(shù)量，還可以輸出景觀要素空間位置變化的構(gòu)型數(shù)學(xué)