绪论
1、起源(景观生态学的由来):
景观生态学(Landscape Ecology) 首先是20世纪60年代在欧洲形成的,是一门相对年轻的、发展迅速的,应用非常广泛的生态学分支学科。
景观生态学是生态学、地理学、系统论、控制论等多个学科相互渗透、交叉形成的综合学科。但它的主体来源为地理学上的景观学和生物学中的生态学。它将地理学中人地之间相互作用的研究和生态学中生态系统结构与功能关系的研究融为一体,使生态学研究更具有整体性。
2、研究对象、指导思想和研究内容:
景观生态学以景观为研究对象,以人类与自然协调的思想为指导,研究景观的形成、景观的结构与功能、景观的变化,揭示景观的发生、发展规律,特别是注重研究人类活动与景观结构、功能之间的相互关系,景观优化利用与保护的原理和途径。
3、应用前景:
近20年来,在理论、技术、方法、应用等方面取得了显著的成就,且广泛应用于国土整治和利用规划、资源管理与开发利用、城市发展规划、自然保护区规划、环境治理和区域规划、旅游开发等领域,成为了认识和解决当今人类面临的资源、环境、生物多样性保护等重大环境问题的有效途径。特别是通过景观结构分析、景观生态评价、景观生态规划和设计工作对自然资源管理、保护与开发利用等方面发挥越来越显著的作用。
第一章
1、什么是尺度?什么是景观幅度?什么是景观粒度?在景观生态学中尺度有几种表达方式?研究景观时为什么要考虑尺度?
尺度:是指在研究某一物体或现象时所采用的空间单位或时间单位,同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生频率。
l尺度可分为空间尺度和时间尺度。一般都包含粒度和幅度两个概念
l粒度:空间粒度是指景观中最小可辩识的单位所代表的特征长度、面积或体积。时间粒度是某一现象在时间上发生(或取样)的频率或时间间隔。
l幅度:是指研究对象在空间上涉及的范围(空间幅度)、时间上持续的长度(时间幅度)大尺度是指大范围或长时间的幅度,对应小比例尺、低分辨率,小尺度反之。
l空间尺度:指研究对象的空间规模和空间分辨率,研究对象的变化涉及的总体空间范围和该变化能被有效识别的最小空间范围。
l时间尺度:某一过程的时间的持续时间长短和考察其过程和变化的时间间隔。
为什么要考虑尺度:a.某一个景观在某一种尺度下可能是十分均质的,但在另一种尺度下可能是异质性的。b.某一景观在某一空间或时间尺度下可能是稳定的,而在另一尺度下则是不稳定的。c.在某一尺度下,某一过程和某些参数可能是十分重要,而在另一尺度下则是不重要的。因此,景观具有明显的尺度效应,研究景观结构、功能及其动态变化都受到尺度的制约。离开尺度去讨论景观的异质性、结构、功能、格局是没有意义的。
2、什么是等级系统?等级结构理论主要包括哪些内容?在景观生态学中,等级结构理论的根本作用是什么?
等级系统:是一个由若干有秩序的层次所组成的系统,具有垂直结构和水平结构。
等级结构理论其主要内容有:
①根据等级理论,复杂系统具有离散性的等级层次。例如:一个城市景观,通常由社会系统、经济系统和自然系统三个系统组成的。
②一般来说,处于等级系统中高层次的行为或动态常表现出大尺度、低频率、慢速度的特征,而低层次的行为或动态则表现出小尺度、高频率、快速度的特征
③不同等级层次之间还有相互作用的关系,即高层次对低层次有制约作用,而低层则为高层次提出供机制和功能。
等级理论最根本的作用
明确提出了在等级结构系统中,不同等级层次上的系统都具有相应的结构、功能和过程,需要重点研究解决的问题也不相同。特定的问题既需要在一定的生态系统等级水平上加以研究,还需在其相邻的上下不痛等级水平和尺度上考察其效应和控制机制。
3、什么是生态流?各种生态流流动过程表现为什么方式?
生态流是指物质、能量、生物有机体、信息、价值等在景观要素间的交换与流动过程,是各种景观生态学过程的具体体现。不同性质的生态流可能有不同的发生机制,但经常是几种生态流可以同时发生。
生态流受景观格局影响,表现为聚积和扩散,以水平流为主,属于跨生态系统间的流动。生态流需通过克服空间阻力来实现对景观的覆盖和控制。斑块间的物质流是在不同能级上的有序运动,斑块的能级特征由其空间位置、物质组成、生物因素及其他环境参数所决定。
4、什么是空间异质性?空间异质性与景观过程是一种怎样的关系?空间异质性与景观的生态效益(生态流)有何关系?
空间异质性(spatial heterogeneity):指生态学过程和格局在空间上分布上的不均匀性和复杂性。
空间异质性与景观过程的关系:空间异质性与景观过程互为因果关系。例如:物种在景观要素之间的传播过程,明显地受到景观异质性的控制,同时也会影响景观异质性。
空间异质性与生态流的关系:景观空间异质性的提高,一般会增加景观中生态流的发生。人类改造景观以提高景观功能的一个重要途径就是适当地提高景观的空间异质性,以获得更多的生态流(效益)。
5、景观生态学有哪些基本原理?其各自在景观生态学研究与实践中的意义如何?
(一)耗散结构理论
(二)等级理论
(三)空间异质性与景观格局
(四)时空尺度理论
(五)岛屿生物地理学理论
(六)景观连接度和渗透理论
(七)异质种群(复合种群)
耗散结构理论的意义
耗散结构理论认为:生态系统属于耗散结构系统,在于:
1).生态系统是开放系统;
2).所有生态系统都远离热力学平衡态;
3).生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
等级理论最根本的作用
根据等级理论对于复杂系统的研究,可通过简化,以便能够对它的结构、功能和行为进行研究和预测。许多复杂系统,包括景观系统在内,大多可看作为等级结构,将其分解成不同层次,分别对不同层次进行分析,再综合起来反映整个复杂系统的特征。这一理论为景观生态学研究提供了重要的方法。
空间异质性的生态意义
a允许物种共存
b影响群落生产力和生物量
c导致群落内物种组成结构的小尺度差异
d控制群落物种动态和生物多样性
e影响生态稳定性
景观具有明显的尺度效应,研究景观结构、功能及其动态变化都受到尺度的制约。离开尺度去讨论景观的异质性、结构、功能、格局是没有意义的。空间尺度指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;时间尺度是其动态变化的时间间隔。
此外,组织尺度(organizational
scale)系指由生态学组织层次(如个体、种群、群落、生态系统、景观)组成的等级系统中的位置,也广为使用。
岛屿生物地理学理论意义
1、丰富了生物地理学理论和生态学论;
2、促进了我们对生物种多样性地理分布与动态格局的认识和理解。
3、岛屿生物地理学理论的简单性及其适用领域的普遍性使这一理论长期成为物种保护和自然保护区设计的理论基础。
景观连接度与渗透理论
景观连接度对研究尺度和研究对象的特征尺度有很强的依赖性,不同的尺度上景观空间结构特征、生态学过程和功能都有所不同,景观连接度的差别很大;
结构连接度和功能连接度之间有着密切的联系,许多景观生态过程功能与景观的功能连接度依赖于景观的结构连接度,但也有许多景观生态过程和功能的连接度与结构连接度没有必然联系。
仅考虑景观的结构连接度,而不考虑景观生态过程和功能关系,不可能真正揭示景观结构与功能之间的关系及其动态变化的特征和机制,也就不可能得出能够确实指导景观规划和管理的可靠结论。
渗透理论最初是用以描述胶体和玻璃类物质的物理特性,并逐渐成为研究流体在介质中运动的理论基础,一直用于研究流体在介质中的扩散行为。其中的临界阈值现象也常常可以在景观生态过程中被发现,例如,种群动态、水土流失过程、干扰蔓延、动物的运动和传播等。
复合种群理论:强调过程研究,从种群水平上研究物种的消亡规律,侧重遗传多样性,对濒危物种的保护更有意义。
景观生态学第一章
1、景观(Landscape)的定义:由一组以类似方式重复出现的,相互作用的生态系统所组成的异质性陆地区域。
2、狭义景观:是指几十km2到几百km2范围内,由不同的生态系统类型组成的异质性地理单元(是景观生态学的主要研究对象)
3、广义景观:没有地域空间范围的原则性限定,包括从微观到宏观不同尺度上,凡具有异质性或斑块性的空间单元(反映了景观生态学的思想)。
4、区域:包含有多个景观在内,反映气候、地理、经济、社会和文化综合特征的景观复合体
5、狭义景观和区域统称为宏观景观。
6、景观的基本特征:
(1)是一个生态学系统:由不同的生态系统镶嵌组成的,不同生态系统之间通过物质交换、能量流动和物种交换途径而相互作用和影响,进而形成一个整体。
(2)具有一定自然和文化特征的地域空间实体:景观是在人类和自然共同作用下形成的,不仅具有特定的气候和地貌特征,而且与特定地域文化特征(人类的各种干扰活动、文化习俗等)相对应
(3)是异质生态系统的镶嵌体:是由异质性生态系统镶嵌而成的。
(4)是人类活动和生存的基本空间:人类和动物均需要2种以上景观要素才能生存与发展。即人类需要在多种生态系统内部才能完成各种活动,人类活动是构成景观的基本要素。
(5)具有经济、生态、文化等多重价值:不仅具有生物生产力和资源开发利用价值,而且具有美学(观赏)价值和为教育、科研、性情熏陶等提供场所的价值。
7、景观要素(landscape element):景观是由若干不同生态系统组成的聚合体,其组成单元称之为景观要素。
8、景观要素与景观的区别:
(1)景观要素:组成景观的生态系统,也称为景观成分。
(2)景观和景观要素之间的关系是相对。景观强调异质性,景观要素强调同一单元均质性。当尺度发生变化时,它们的地位发生变化。
9、景观要素(landscape element)的特征:
(1)景观要素即生态系统(ecosystem)
2)景观要素具有从属性和均质性
3)景观要素的尺度(scales)
4)景观要素的边界(boundaries)
5)景观要素的空间关系
包括镶嵌和梯度、连接与隔断、核心与边缘、密度与容量等。
可把所有的景观视为镶嵌体,由相邻的、具体的斑块等景观要素构成。
10、景观结构:研究景观的组成与空间格局特征。如各生态系统或景观要素的大小、形状、数量、类型、空间构型等特征,能量、物质和物种在景观中的分布状况。
例如:城市景观中,生态系统的种类及面积(道路、道路绿化带、草坪、林地、建筑用地),形状(方、圆、无规则)和丰富程度(数量),在空间上的排列方式(网状、指状、棋盘状、散斑)以及能量、物质和生物体在空间上的分布特征,均属于景观结构。
11、景观功能:研究景观要素(生态系统)间的相互作用过程与机制。即能量、物质和生物有机体在景观中不同生态系统之间的流动过程及其与景观结构、干扰等之间的关系。
例如:农田景观中,农田中的能量、物质、生物有机体与河流、林地、村落、水库等生态系统之间不断进行交换,相互影响。
10、景观动态:研究景观结构和功能随时间的变化及其机理。具体地讲,景观的组成成分、形状和空间排列方式,能量、物质、生物有机体在不同生态系统之间的分布状况的变化,由此导致能量、物质、生物有机体在不同生态系统之间的流动过程的变化。
例如:随着城市不断扩大,农田消失,工厂和住宅区不断增加,景观中能量、物质、生物分布状况发生变化(结构变化),能量、物质、生物有机体在不同生态系统之间流动过程发生变化(功能变化)。
11、景观生态学的学科地位
(1)从生态学的研究对象来看,景观生态学处于分子生态学—个体生态学—种群生态学—群落生态学—生态系统生态学—景观生态学—区域生态学—全球生态学系列中的较高层次,具有很强的实用性。
(2)从学科地位来看,景观生态学兼有生态学、地理学、环境科学、资源科学、规划科学、管理科学等许多现代生态学多功能优点,适宜于组织协调跨学科多专业的区域生态综合研究,因而在现代生态学分类体系中处于应用生态学的地位。
1.景观生态学的主体来源是什么?
地理学的景观学、生物学的生态学
2、景观中不同生态系统之间通过什么途径发生相互作用?
不同生态系统中间通过物质交换、能量流动、物种交换途径而相互作用和影响,进而形成一个整体。
3.什么是景观生态学?
景观生态学是研究由相互作用的生态系统组成的异质性景观的结构、功能和变化的一门学科。
4.景观生态学包括哪些主要研究内容?
景观生态学以景观为研究对象,以人与自然相协调的思想为指导,研究景观的形成、景观的结构与功能、景观的变化,揭示景观的发生、发展规律。景观结构、景观功能、景观动态、景观规划与管理。
5.景观生态学有哪些特点?如何认识其学科地位和作用?
景观生态学具有综合性、多学科、多层次的特点。
6、景观生态学首先在哪里形成?,首先在中欧和东欧形成。
7、目前主要有哪些学派?主要的学派可能为三个:即欧洲生态规划与设计学派(应用学派)、北美景观结构与功能学派(理论学派)、中国生态建设与生态工程学派
各学派有哪些主要特点:
欧洲景观生态学的特点是:从地理学中发展起来,代表着景观生态学的传统观点和应用研究。强调整体论和生物控制论观点,并以人类活动频繁的景观系统为主要研究对象。以捷克、荷兰、德国为代表。主要是应用景观生态学思想和方法进行土地评价、利用、规划、设计以及自然保护区和国家公园的景观设计与规划等,并形成了一整套景观生态规划方法。因此景观生态学在欧洲一直与土地和景观的规划、管理、保护和恢复密切联系,属于应用学派。
北美景观生态学的特点是:从生态学中发展起来的,主要进行景观生态系统研究,把景观生态学研究建立在现代科学和系统生态学基础上,侧重于景观的多样性、异质性、稳定性的研究,形成了从景观空间格局分析、景观功能研究、景观动态预测、指导景观控制和管理的一系列方法,从而奠定了景观生态学的基础。这是景观生态学基础和理论研究的核心。
中国的景观生态学是从生态学原理出发,以生态建设和生态工程为中心。因此,多年来的主要工作在于生态工程、景观规划、景观评价、景观管理等领域。
8、景观生态学有哪些主要研究方法?
1、3S技术
(1)全球定位系统,应用主要有:
①监测动物活动行踪;
②制作专题地图(生境图、植被图、土地分布图);
③航空照片和卫星遥感图像的定位和地面校正。
(2)地理信息系统分析景观空间格局及其变化;
②确定不同环境和生物学特征在空间上的相关性;
③确定斑块大小、形状、毗邻性和连接度;
④分析景观中能量流、物质流、生物流的方向和通量;
⑤景观生态变量的图像输出;
⑥景观生态过程模拟等。
(3)遥感:主要应用有:
①植被和土地利用分类
②生态系统和景观特征的定量化,不同尺度上斑块的空间格局,植被的结构,生境特征及生物量计算;
③景观动态研究,土地利用时空变化,植被动态,群落演替,人类活动的影响。
2、景观模型
9、中国景观生态学研究有哪些特色与优势?
景观生态学研究在中国起步较晚进入90年代以来,我国景观生态学研究蓬勃发展,发展迅速从总体上看,我国景观生态学尚缺乏系统的、跨尺度和多尺度的理论和实际研究。从以上的内容来看,我国的景观生态学是从生态学原理出发,以生态建设和生态工程为中心。因此,多年来的主要工作在于生态工程、景观规划、景观评价、景观管理等领域。
第四章
1.导致景观变化的驱动因子有哪些?(影响景观形成的主要因素有哪些?)地形地貌、气候、土壤、植被分别通过什么途径影响或控制景观的形成和发育?
分为两类:自然驱动因子和人为驱动因子。
1、自然驱动因子:是指在景观发育过程中,对景观形成和变化起作用的自然因素。如:地形地貌、气候、土壤、生物、各种自然干扰。
2、人为驱动因子:是指在景观演变过程中起影响作用的人为因素。如:人口因素、技术因素、政治经济体制、政策文化因素等。
地貌的作用(通过什么途径影响和控制景观的发育?)
(1)地貌影响着一种立地所接收的太阳辐射、水分、营养、污染物和其它物质的数量,从而影响到整个生态环境。例如:同一座山不同的坡向,在北半球,北坡日照时间短,太阳辐射强度也小,所获得的热量也比南坡要少,造成南北坡的温、湿度差异。
(2)地貌条件影响到物质的流动和生物的移动。例如:我国的中部地区的秦岭山脉,东西走向几百公里,海拔高在2000m左右,对南部地区有良好的屏障作用。使南北温度有明显的差异,而秦岭山脉成为我国亚热带、暖温带的天然界限。
(3)地貌条件可以影响到各种干扰(火灾、风等)的发生频率、强度和空间格局。
气候的作用
气候是影响景观形成发育结构最重要的因子
(1)气候影响到有机体的生命过程(如光合作用、呼吸作用等),有机体所需要的维持生命的能量和水分主要来自气候。
(2)气候影响土壤过程:土壤除供给植物水分外,还是养分贮存和供给者,而土壤中的水分和养分循环过程均受到气候的控制。
(3)气候同样也影响到岩石的风化过程,进而影响到地形地貌的形成过程。例如:西北地区,降水量少,植被分布少,为沙漠地貌的形成提供了基础条件。
土壤是景观的重要成分之一,也对土地利用有重要的影响,它影响着景观的形成,主要表现为:
(1)土壤具有一定的肥力,能为植物、微生物、动物生长提供营养水分和栖息场所,不同的土壤生长不同的植物形成不同的景观。
(2)土壤中微生物和土壤动物能对外来的各种物质进行分解、转化和改造,因此,土壤是一个自然的净化系统。
生物的作用
包括动物、植物和微生物。
1、植被在景观中的作用(植被对景观形成和发育的影响)
(1)景观随着组成景观的植被类型的差异而表现出不同的景观特征,且随着植被不断的变化和发展,如季相变化、年际变化和植被演替等,景观也表现出相应的变化。
(2)植被是一种自养生物、是生态系统的生产者,不仅是其它动物和微生物赖以生存的物质来源,而且为野生生物提供栖息地。
(3)植被与气候、地形和土壤互相起作用。一方面,有怎么样的气候、地形地貌和土壤条件,就有怎么样的植被类型;另一方面,植被对气候和土壤甚至地形地貌的形成过程也都有影响。
自然界,动物定居后在觅食、迁移、栖息过程,对景观有明显的干扰作用。
例如:非洲的象群在森林草原中迁徒过程时,折断树林、啃食枝叶、践踏草地、不仅可改变自然植被的组成,减少物种间的竞争,过后还能在地面上形成一条明显的走廊,增强斑块之间的连接。
2.全球气候变化将对景观产生哪些影响?(课后自学题,无答案)
3.人类活动主要通过哪些方面来影响景观结构的?
综合起来,人类活动从以下5个途径对景观的结构产生影响:
(1)改变了景观中植物的优势度和多样性,特别是森林优势树种;
(2)扩大或缩小了一些动植物物种的分布区;
(3)人类活动对景观结构改造的同时,也为杂草(外来物种)的入侵提供了机会;
(4)改变了土壤的营养状况(主要通过施肥、改良土壤的结构);
(5)人类定居和土地利用改变了景观镶嵌格局。
4.什么是干扰?干扰有哪些类型?什么是干扰状况?可用哪些参数描述干扰状况?
定义:干扰是指阻断原有生物系统生态过程的非连续性事件,改变或破坏生态系统、群落或种群的组成和结构,改变生物系统的资源有效性和物理环境(气、水)的状况。
类型:
(1)按干扰产生的来源两大类型
1自然干扰,如火灾、风暴、火山爆发、洪水、泥石流、地震、病虫害等。
2人为干扰,烧荒种地、森林砍伐、放牧、农田施肥、修建大坝、修建道路等。
(2)根据干扰的传播特征,可以分为
1局部干扰:仅在同一生态系统内部扩散的干扰。
2跨边界干扰:可以跨越生态系统边界扩散到其他生态系统的干扰。
(3)依据干扰的功能,可以分为两种类型:
1内部干扰:是在相对静止的长时间内发生的小规模干扰,对生态系统演替起到重要作用,也可视为自然过程的一部分(慢性干扰或重复干扰)。
2外部干扰:短期内的大规模干扰,打破了自然生态系统的演替过程(如火灾、风暴、砍伐等)。
(4)依据干扰的形成机制,可以分为三种类型:
1物理干扰:如土地的翻耕、践踏、砍伐、森林退化等引起的局部气候变化,土地覆盖减少引起的土壤侵蚀、土地沙漠化。
2化学干扰:如土地污染、水体污染以及大气污染引起的酸雨等。
3生物干扰:主要为病虫害爆发、外来物种的入侵等引起生态系统平衡失调和破坏。如2003年春的非典型性肺炎、2004年春的禽流感。
干扰状况是指在某个地区或某种特定立地上,某种干扰各种参数的综合。
描述干扰状况的参数:
(1)干扰在空间上、时间上的分布格局:
空间上:干扰斑块的大小、形状、分散程度等(干扰规模)。
时间上:干扰重现的间隔期、干扰轮回期等(干扰频率)。
(2)干扰的类型:干扰类型不同所产生的影响和作用不同。
(3)干扰强度和干扰烈度来表示干扰的影响力和作用力:
干扰强度:从干扰因素本身来看,在一定时间内一定面积上,该事件的物理力。例如:火灾发生时,单位时间和单位面积所释放的热量。
干扰烈度:是从干扰对生物有机体、群落和生态系统的影响来表示干的作用力。例如:火烧烧死植物的株数或火烧涉及的面积及造成的经济损失。
(4)干扰的协同作用:不同干扰类型之间的相互作用
5.中等干扰假说的主要内容是什么?(干扰对景观异质性的影响)
①在没有干扰存在的情况下,景观水平趋向于均质性;强烈干扰则可能增加景观的异质性,也可能减少景观异质性,最终导致景观异质性下降;适度的干扰常可带来更多的斑块或廊道,从而增加景观的异质性。
②一个群落经历的干扰是某种中等干扰水平时,可使物种能对生境充分利用并引起生态位分化,物种的丰富度(物种数量)最大。
6.请阐述干扰的生态学意义?为什么说干扰是一种重要的生态过程?
1、干扰对景观异质性、生物多样性的影响
(1)中等干扰假说
① 在没有干扰存在的情况下,景观水平趋向于均质性;强烈干扰则可能增加景观的异质性,也可能减少景观异质性,最终导致景观异质性下降;适度的干扰常可带来更多的斑块或廊道,从而增加景观的异质性。
② 一个群落经历的干扰是某种中等干扰水平时,可使物种能对生境充分利用并引起生态位分化,物种的丰富度(物种数量)最大。
(2)干扰频率与物种丰富度关系的假说
基本内容:只有干扰发生的间隔时间比发生竞争排挤所需要的时间更短时,才能维持物种的丰富度。换句话说,只有干扰发生在竞争排挤发生之前,才能维持物种的丰富度。
2、干扰对景观破碎化的影响
(1)当干扰的规模较小时可以导致景观破碎化。
(2)当干扰的强度和规模足够大时,可以导致景观均质化而不是破碎化。例如:
山区的森林火灾,强度较小时,将在基质中形成小的斑块,导致景观破碎化。当火灾足够强大时,将导致景观均质化而不是景观的进一步破碎化。
7.景观变化梯度上景观的组成和结构特征有哪些变化?(干扰与景观的变化)
1、斑块组成与结构的变化
(1)斑块起源(类型)的变化
① 随着人为干扰程度的增加,环境资源斑块直线下降;
② 当人为干扰处于管理水平时,干扰斑块的相对数量达到最大,随后逐渐减少;
③ 残余斑块一般数量比较少,随干扰水平的提高,残余斑块也随之增加,当达到农田景观水平时,数量达到最大,随后逐渐减少;
④ 引入斑块在天然景观水平时,几乎不存在,随着干扰水平的提高,引入斑块逐渐增加,但不是直线性增加。
(2)斑块大小的变化
①在天然景观水平时,斑块之间大小方差较大。同时,由于斑块面积较大且相对斑块数量少,从而使斑块的平均值较大。
②随着干扰水平的提高,斑块的数目增加,而景观总面积不变,导致斑块的平均值降低;另一方面,随着干扰水平的提高,斑块之间的大小差异逐渐缩小。因此,斑块方差也随之降低。
(3)斑块形状的变化
①在天然景观水平时,景观的边界、走廊基本上为曲线的,占主导地位的环境资源斑块和干扰斑块,形状是非常不规则的。
②在天然景观中,侵蚀和沉积过程以及气候、植物入侵等因素,都趋向形成长狭形斑块(走廊),导致斑块长宽比较大;在城市景观水平时,道路网络的密集以及随着道路网络进行的建设,也促进了长条形斑块的增多,也导致了长宽比的增大。
(4)斑块密度的变化
天然景观中,斑块密度中等,随着干扰水平的提高,许多大斑块破碎变成为小斑块,斑块密度加大,这种趋势与斑块大小变化的趋势正好相反。
干扰对斑块结构产生明显的影响。总的来说,天然景观中,斑块面积大,主要由环境资源斑块和干扰斑块组成的,形状无规则,数量较少。相反,在城市景观中,斑块一般面积较小,较窄,直角形、数目多,主要由引入斑块和残余斑块组成的。
2、廊道的变化
(1) 线状廊道
随人类影响的增大,线状廊道数量上升。在自然景观中,线状廊道少,而在城市景观中存在着大量的线状廊道,如街道、行道树等。
(2)带状廊道
带状廊道的数量先增加,后减少。
(3)河流廊道
在自然景观中较为常见,但在城市景观中河流出现的频率很低。
(4)网络
网络的数量随着人类影响增大而增加,城市中存在着四通八达的交通、商业、居住等网络。
(5)住宅区
住宅区的数量在发达地区和不发达地区有着不同的趋势,在发达国家,以城郊景观中最多,而城市景观中则以商业建筑为主;在发展中地区,人口一般聚集在城市中。
(6)基质连接度
基质的连接度和广阔度也有所变化。
(7)物种多样性的格局
8.景观变化有哪些规律?反映景观变化规律的基本参数有哪些?
根据3个参数可以将景观变化归纳为12种基本类型:书本p189
基本参数有3个来表征:
(1)变化的总体趋势:水平,上升,下降;
(2)波动的韵律:有规则波动,没有规则的波动;
(3)相对波动的幅度:大幅度,小幅度。
9.什么是稳定性?什么是亚稳定性?景观亚稳定性有何意义?
稳定性:是景观的各种参数的长期变化呈现水平状态,并且在水平线上上下摆动、幅度的周期性具有统计特征;或者,景观特征的某些参数围绕着一恒定值的上下波动,表现为景观周期性变化的。LT-SRO,LT-LRO是稳定的模式。
亚稳定性:系统受到一定干扰后,发生变化,原有的平衡被打破,立即可达到另一种新的可预测的平衡状态,即以新的平衡状态代替原有的平衡状态(可预测的)。
意义:没有找到……
10.景观变化的空间模式?景观变化的驱动力有哪些?
(1)常见的类型图表见书本p190
①边缘式是指新的景观类型从一个边缘单向地呈平行带状蔓延。景观变化从一个边缘开始。
②廊道式是指新的廊道在开始时把原来的景观类型一分为二,从廊道的两边向外扩张。
③单核心式是指从景观中一点或一个核心处蔓延。
④多核心式是指从景观中的几个点蔓延,如居民点或外来物种的侵入。
⑤散布式是指新的斑块广泛散布。
⑥随机式是新的斑块呈随机分布状态,生境丧失的速度低于多核心式和散布式。
(2)“颌状”空间模式p191
“颌状”空间模式是一种较好的景观变化模式。与边缘式相比,颌状模式有3个优点:
1.一直维持原来方形的生境斑块,特别是在镶嵌序列的最后阶段;
2.廊道连接性得到加强;
3.明显增加边界长度,为多生境物种 和边缘种提供更多的生境。
驱动力有两种,分自然因子和人文因子。
自然因子书本p183地质地貌、气候、动植物、土壤、水文、自然干扰
人文因子书本p184人口数量、科学技术、经济体制、政策制度、文化思想
Ppt内容(1)人口因素
人口增长意味对粮食的需求增大,导致耕地等农业景观的增加,使林业其他资源流失。另一方面,人们要根据自已的意愿引种,培育新的物种,一旦新物种培育成功,就会大面积的种植。将导致景观异质性的下降。
(2)技术因素
科学技术提高了土地生产力,阻止了人口增加导致农业用地的扩张。
科学技术带来了运输革命,提高了劳动力的空间分布,扩大物流,加速城市人口密集化。
新的运输技术缩短了土地空间的距离。
(3)政策体制及决策因子
包括国际水平、国家水平和当地水平的政策。
如我国一些地区在“以粮为纲”政策的主导下,围湖造田、开垦湿地,对于江汉平原和三江平原等重要农业区的生态环境造成破坏加重洪涝灾害。20世纪50年末“大炼钢铁”造成严重的毁林现象。现时我国实行的“退耕还林、还草”政策,保护基本农田政策。
4、文化因素
文化对人口增长和城市化的影响,文化对消费和需求的影响。文化对社会运动的影响等。
11.什么是景观破碎化?景观破碎化有哪些空间过程?这些空间过程与景观变化空间模式有何关系?描术景观破碎化有哪些指标?
景观破碎化是指由于自然或人为干扰导致景观由简单趋向复杂的过程,即景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂,异质和不连续的斑块嵌镶体的过程。
5种空间过程:(书本p192) 依次递增
a.穿孔(perforation)
在大面积景观要素单元中,在外力作用下形成小面积斑块的过程,是景观破碎化的最普遍方式。
b.分割(dissection)
用宽度相等的带来划分一个区域,形成几个较小斑块的空间过程。
c.破碎化(fragmentation)
将一个生境或土地类型分成小块生境或小块地的过程。而分割是一种特殊的破碎化。
d.缩小(收缩)(shrinkage)
研究对象规模的缩小,在景观变化中很普遍。
e.消失(磨蚀)(attrition)
斑块被重复破坏而消失的过程。
景观破碎化的空间过程与景观变化空间模式的关系
(1)穿孔过程多出现在散布模式中,亦出现在单核心和多核心模式中;
(2)分割过程和破碎化过程多出现在廊道模式;
(3)所有模式都有缩小过程,且在最后阶段才出现消失过程。
描述指标有:
(1)斑块密度指数:景观中单位面积范围内斑块数,数值越高,景观破碎化程度越高。
(2)边缘密度:景观中单位面积区域内景观要素边界的长度。一般景观中斑块平均大小越小,各斑块的总周长也越长。
(3)廊道密度指数:
(4)景观内部生境面积破碎化指数:
(5)加权形状系数:
(6)聚集度指数:
(7)景观斑块数破碎化指数:
(8)景观斑块形状破碎化指数:
第五章
1研究景观生态流与景观功能有何意义?
景观中任一斑块的状况都不是孤立的,对任何斑块状况的了解,需要将其与周围的斑块联系起来。例如,山坡上的某一部位,河流系统的某一部分,与其它部分或部分都是不可分割的。
站在一点看周围,是很重要的一条规律,即景观中不同斑块之间相互作用,即互相联系,互相依存是一个重要的普遍规律。
2什么是生态流?流的基本观点有哪几个?
生态流是物质、能量、物种、人口以及信息等生态客体在景观中各景观要素之间的流动过程,即景观生态流就是景观生态学过程的具体表现形式。这些生态客体流具有不同的性质,但却可以同时发生。此外,这些生态流还可以根据景观要素在景观中的作用或研究目的进一步细分,如物质流又可以分为无机物流、有机物流、养分流、食物流、气流、地表径流和土壤流等。
基本观点有:半透膜的观点、源区与汇区的观点
3景观中能量流、物质流和物种流的发生主要依靠哪些媒介物?流的运动方式有哪几种?
景观中各种流能够发生和实现,主要依靠以下五种媒介物:
(1)风(空气流):可以携带热量、水分、空气中的尘埃、烟、污染物、种子、声音、孢子、病毒、小昆虫等。
(2)水(水流):可以运输各种矿物营养物质、种子、昆虫、污泥、肥料和有毒物质。
(3)飞翔的动物(鸟类、蜂类、蝴蝶、蝙蝠等):携带花粉、种子、孢子、昆虫等。
(4)地面动物(各种哺乳动物和爬行动物):通过其表面的接触和内脏传播种子。
(5)人:不仅靠直接接触而粘附或因吃食而从粪便中排出,并且可采用各种容器和运输工具来运输,其规模可达到很大。
运动方式/驱动力有:
1、扩散作用(diffusion)
2、物流(mass flow)或重力
3、携带运动(locomotion)
4气流流经防护林带时,将受到防护林带的哪些因子的影响?
防护林带的形态结构(不同的外观形状对风速的影响,以及影响距离,甚至也要考虑建筑物与建筑物之间的距离)、防护林的穿透性
5对于可能造成大气污染的工业企业,在城市规划时,在地形方面应注意哪些问题?
在一定范围内,由于地貌形态与地面物质的不同,可形成局地环流,如山风、谷风,热岛环流等。在山地和平原交接地带的山谷中,白天山坡增温快,空气密度变小,于是谷底度较大的空气向山坡流动,形成谷风。夜间山坡冷却快,空气密度变大,于是山坡上密度较大的空气向谷地流送,形成山风。这样,白天吹谷风,夜间吹山风,二者方向相反。
例如在北京西山樱桃沟地区观察到,沟口各单位冬季燃煤产生的有害气体主要是从沟口向沟里方向飘移,这大体与谷风有关。在风力小的山谷,如有严重污染源,容易造成巨大的危害。
6在城市绿化规划中,应如何选择绿化树种?
光合作用、对有毒气体的吸收、对噪音的减弱、对干扰环境的适应能力、树种的形态等
7简述景观中水流的路径,产生中间径流的基本条件是什么?
水流既可以沿地面,也可以在地下发生,它常与土壤及很多物质的流动有密切关系。有下渗、地表径流、中间径流三种流动形式。
产生中间径流的条件是:(1)具有下渗量;(2)土壤根系层下渗率大于毛水管层的下渗率。
8论述森林在景观水流中的作用。
森林具有良好的水源涵养作用,主要是因为它能减少地表和增加中间径流和地下径流。
9土壤侵蚀对景观有哪些危害?影响水土流失的主要因素有哪些?
(1)土壤侵蚀的重要后果是冲走坡地土壤,使其变薄,最后甚至成为裸岩。这个过程会导致土地生产力严重下降,最后成为生产力很低,甚至毫无生产力的土地。
(2)土壤侵蚀的另一个后果,是在地势低下的地方形成堆积地貌,同时使这些地貌下的立地及其它属于汇区(或称为受区)的景观要素变得更加肥沃。这种肥沃化一是因为水流沉积物多为粉粒和粘粒,另一种原因是溶解的营养元素也增多。
(3)土壤侵蚀的第三个后果是这些沉积物淤积于河床中,可使河水水位增高,淤积于水库中则使水库库容量减少。这一切可增加洪水的潜在危险,降低水库的调洪能力。
降雨和径流侵蚀因子R反映了土壤侵蚀的动力,主要与降雨总能量及最大30分钟降雨强度有关。
土壤可蚀性主要与土壤质地有关。粉粒含量高的土壤一般较容易侵蚀,而粘粒和沙粒含量高的土壤则不易侵蚀。
坡长和坡度是影响地表径流和土壤侵蚀的重要因素,坡越长,坡度越陡,这个因子的数值越高。
土地利用方式是重要的影响因子。如不同的耕作方式。
森林植被防止土壤侵蚀的作用很强,这主要是森林减少地表径流的作用有关。将森林采伐破坏后就可能造成土壤侵蚀,原因是:林冠被清除掉,降水可直接冲击地面,容易产生侵蚀;去掉了枯枝落叶层和腐殖质层,是矿质土壤层裸露;根系死亡后,可加速侵蚀过程,因为根系可起固定土壤的作用。
10动物运动有哪些格局?影响动物连续运动的速度有哪些因素?
1、连续运动(continuous
movement):即某一客体在两点之间的运动时,速度不降为零,尽管运动速度有时快,有时慢。
2、断续运动(saltatory
movement):即一客体在两点之间运动时,要停止一次或几次。
(1)景观异质性:在异质性低的地区,运动速度多比较恒定,速度较快,异质性很高的地区,运动速度有快有慢。
(2)景观要素之间的边界作用:边界是动物从一个景观要素通向另一景观要素的必经之路。具体指标是边界的穿越频率(boundary crossing frequency),它以一客体穿越景观时单位长度的边界数来表示。同质性强的地方,边界穿越的频率低,速度快,否则相反。
(3)景观要素之间的对比度:尽管有时景观异质性很高,但各景观要素之间的对比度不大,对动植物的运动速度影响不大,相反,有时景观异质性低,但各要素对比度明显,对动植物运动速度的影响就大。
11植物迁移有哪些类型?影响植物分布区域变化的因素有哪些?
(1)按繁殖体及其相应的媒介物来分,可分为:
风播型:靠风散布种子的植物,如松类、杉类等先锋树种。
水播型:靠水流动散布种子的植物。
重力传播型:由于种了大而且重,依靠重力的作用得以散布的植物。
弹力传播型:果实成熟开裂时,形成的弹力将种子弹出。
(2)按植物迁移的距离双可分为:
长距离迁移:植物物的繁殖体在媒介物的作用下,可以从一个景观传播到另一景观。
短距离迁移:几米至几百米的景观区域内传播。
影响植物分布区变化的主要因素:
(1)环境因子的变化,特别是气候的周期性变化和长期性变化,如全球气候变暖,改变植物的分布。
(2)人为因子:引种驯化以及通过生物技术改变其生物遗传特征等都可改变植物分布。
12、农业景观的生产功能可用哪些模型表示?模型的决定因子是什么?
农业景观的生产功能主要是体现为农业土地利用的产品生产。
农业景观的生产功能可以用生产潜力来表示。所谓生产潜力是假设农作物品种和田间管理处于最佳状态下,由光、热、水、肥4个因子所决定的作物产量的理论值,形成相应的农业景观生产潜力系列,即光合潜力、光温潜力和土地潜力。
(1)光合潜力:指影响作物生长诸因素处于最佳状态时的作物产量预期值或理论生产潜力。主要是由太阳有效辐射量决定。
(2)光温潜力:在其他条件处于最佳情况下,仅由光合有效辐射和温度2个因子决定的作物产量。
(3)气候潜力:是由光、温、水3个气候因子决定的作物的产量,是对光温潜力的进一步修正。
13、城市景观的生产功能有何特点?
主要特点有:
(1)生物初级生产具有生产效率高,人工化程度高,并能满足居民特殊需要,但生产品种较单调,稳定性差,需要人们大量投入才能维持其生产。
(2)生物初级生产表现明显的依赖性、人为可调性和明显的社会性。
(3)正向物质生产产品不仅为城市地区居民服务,更主要的是为城市以外地区的人口服务。而负向物质生产对环境产生严重的危害。
(4)非物质生产既满足人类对精神文化的需要,又陶冶了人们的情操,对人类文化素质的提高、精神文明建设均发挥了不可磨灭的作用。
14、景观的生态功能一般表现在哪些方面?(自学)
景观的生态功能不同于生物生产过程,主要表现为公益价值,是景观中各种直接价值产生和形成的基础。
15、自然景观的美学特征主要表现在哪些方面?
自然景观通常具有以下美学特征:
(1)合适的空间尺度
(2)景观结构的适量有序化
(3)多样性和变化性
(4)清洁性
(5)安静性
(6)运动性
(7)持续性和自然性
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第六章
一、 景观生态分类的含义
景观生态分类就是根据景观的空间结构与生态功能特性,划分景观生态系统的类型,并以此作为景观生态评价和规划管理的基础。
•景观生态分类主要围绕景观结构和功能,从功能关系着眼、从结构入手,进行景观类型划分。通过景观生态分类系统的建立,全面反映一定区域内景观的空间分异和组织关系,揭示其空间结构与生态功能特征。因此,景观生态分类包括单元确定和类型归并,前者以功能关系为主,后者以空间形态为主。
•景观生态分类是正确认识景观、有效保护和合理开发利用景观资源的重要基础。
•二、景观分类的原则
1.综合性原则
景观是区域综合体,是由不同类型的生态系统以某种空间组织方式组成的异质性地理空间单元。因而对其分类应体现出综合体的特征,可从景观生态系统的空间形态、空间异质组合、发生过程和生态功能等四个方面的属性特征来综合考察。
2.主导性原则
景观的形成是多种因子综合作用的结果,但各种因子在景观形成过程中的作用又有所不同,且以景观生态分类为基础的研究目的和内容也有所不同。选取指标应具有直观性、代表性和分类结果的可靠性。在景观生态分类时一般要求以尽可能少的指标反映尽可能多而全面的特性,选取的主导因子既包括控制景观形成过程的主要因子,又包括与研究目的和内容相关的主要因子。
3.实用原则
景观类型的划分因实用目的不同而不同,对于同一景观,不同的研究目的所划分的景观类型也不一样。以土地评价为目的的景观生态分类其侧重点在土壤发生、地形地貌及水文等特征上,而以资源保护与管理的景观生态分类则侧重于景观的资源数量、分布及人为影响等特征上。
4.等级性原则
景观和其它系统一样都存在着等级,在每一种类型的景观下面又可根据实际划分出更细的亚景观类型。 例:景观纲—景观目—景观科—景观属—景观。其等级数量与景观尺度及研究目的有关,等级越少,其实用性越强,不同等级所依据的主导因子也不同,高等级所依据的主导因子反映大尺度的时空变异,低等级所依据的主导因子则反映小尺度的时空变异。
三、景观生态分类体系与指标选取
景观生态分类体系:采用功能与结构双系列制
①功能性分类:主要根据景观生态系统的功能属性(生物生产、环境服务和文化支持)来划分归并类群,同时考虑人的主导性和应用价值;
②结构性分类:以景观生态系统的固有结构特征为主要依据,更侧重于对系统内部特性的分析,其主要目的是揭示景观要素的空间结构规律和特征。
•指标选取
•初始分类的主要指标,一是地貌形态及其界线;二是地表覆盖状况,包括植被和土地利用等。
•常用的类型特征指标:地形、海拔、坡向、坡度、坡形、调查表物质、构造基础、PH值、土层厚度、有机质含量、剥蚀侵蚀强度、植被类型及其覆盖率、土地利用、区位指数、气温、降水量、径流指数、干燥度、土壤主要营养成份含量以及管理集约程度等。
•注意事项
选取景观分类的具体指标时,要根据收集到的资料和规划区景观格局与生态过程的分析,综合考虑规划区域的自然、人类需要和社会经济条件,依据规划目标和一定的原则,选取最能揭示景观内部格局、分布规律、演替方向的指标作为分类体系。
景观生态分类的要求:以尽可能少的依据和指标来反映尽可能多而全面的景观特性,一般是选择能代表景观整体特征的几个综合性指标为分类依据。
四、景观生态分类的步骤与方法
(一)目标定位与资料收集
首先根据分类的要求对研究区进行整体的定位。如确定景观边界范围,分类原则与依据,分类的基本单元、粒级等,并收集研究区遥感影像数据、地形图及各种相关资料。
遥感影像数据有MSS、TM、SPOT等影像数据,应根据分类尺度及目的要求选择相应的影像数据。同时,根据分类需要选择相应的土地利用图、地貌图、气候图、土壤图或植被分布图等专题图,并收集研究区的自然条件及社会、经济资料。
(二)景观特征提取与分析
景观特征一般包括地形、海拔、坡向、地表物质、构造基础、PH、土层厚度、植被类型及其覆盖率、气温、径流指数、干燥度、土地利用等。分类过程中,应利用所收集的地形图和专题图,初步认识和提取研究区的景观特征,确定景观要素的初步类型和图例,勾绘不同景观要素的范围。遥感影像则在预处理的基础上进行景观特征提取和影像解释。对于一些难于识别的地物影像,可根据与其它已知地物的相关特征间接地判译出来,如在地质判断中,常使用反映地貌、植被等状况的影像特征作为分析岩石、构造的相关特征标志。
(三)分类等级与主导因子确定
由于景观生态分类的最终目的是为景观结构分析、景观生态评价和景观生态规划管理实践服务,因此在实际分类过程中,基于不同的研究目的和分类原则,景观生态学分类的主导因子确定和分类体系有很大差别。
土地分类、景观性质分类、 按照生态流的景观分类、按照人类影响强度的景观分类
•1、土地分类
•土地分类是将土地排列成一定的类别或级别。
•土地分类的途径有3种:①属性分类途径,即按照土地固有的性质(包括气候、土壤、地貌和植被)来进行分类;②土地景观分类,即依据土壤的镶嵌性特性,考虑到景观要素间的相互作用,采取相近合并的步骤,成等级的划分面积越来越大的土地单元;③土地能力分类,即按照土地的生产潜力进行类型划分。
•土地利用现状分类
•2、景观性质分类
•例:根据植被和土壤特征所反映的景观自然度,MARREL将景观分为:自然景观—近自然景观—半(农)自然景观—农业景观—近农业景观—文化景观
•3、按照生态流的景观分类
•例:NAVEH根据能量、物质和信息将景观分类为:自然景观—半自然景观—半农业景观—农业景观—乡村景观、郊区景观—城市工业景观。
•4、按照人类影响强度的景观分类
Forman和Godron根据人类对自然景观的影响程度,将景观分为5类:自然景观—管理景观—种植(耕作)景观—城郊景观—城市景观。
(1)自然景观:
指没有受明显的人类活动影响的景观,景观的变化主要受自然因素控制。
特点:景观颗粒较粗糙;景观边界往往是弯弯曲曲的;基质连通性高;斑块、廊道密度低;多数斑块都是环境资源斑块;植被积累的生物量最大,但供人类利用的净生产力极小;物种多样性丰富,均为本地种。
(2)管理景观:
指有人类居住,并对当地的自然植被进行管理和利用的景观,景观内可能出现一些人工栽培植被;
特点:有人类居住点出现,出现用于交通运输的线状廊道,基质连通性被切断;出现更多的干扰斑块,镶嵌度增加;生产力仍为正值,但分布不均匀;矿物质循环受到干扰;物种多样性可能增多也可能减少,但一些需要较大栖息地的物种可能消失。
(3)种植景观(耕作景观):
指由大量农田(人工栽培植被)以及与之相伴的人类居住点、树篱、道路、水塘等形成的景观,景观内可能残存少量自然植被。
特点:景观颗粒变细;景观要素之间的边界已较分明,而且出现规则的几何形状;以耕地为基质,村庄增多,分布在广大的耕作景观内,因而使斑块数量增多、廊道和网络也明显增多,基质连通性进一步下降;干扰斑块减少,引进斑块增多;生物量较小,但供人类利用的净生产力最大;物种多样性降低,出现大量引进种。
(4)城郊景观:
指城镇和乡村地区景观,交错分布有住宅区、商业中心、农田人工植被和自然地段等。
特点:景观颗粒小;景观要素类型多样,并多为引进斑块或残存斑块;景观要素的边缘往往是规则的几何形;线状廊道和网络不断增加,而河流廊道渐少,基质连接度降低,景观镶嵌度高;生物量小,平均生产力往往降低;物种多样性较高,引进种特别多,尤其是引进了一些有害物种;
(5)城市景观:
由大量密集的人工建筑物构成的景观,存在一些管理和栽培植被,景观要素主要分为街道和市区两类。
特点:景观颗粒小,景观要素之间的边缘明显且多为几何形;街道形成网络;生物量小,城市净生产力完全是负值,靠大量的输入来维持系统的稳定;生物种类最少,多为引进种,且分布不均匀。
(四)样点确定与野外调查
通过景观特征提取,可以获得大量景观特征数据。除了那些对景观解译正确的数据外,还需要进行实地核实,并补充调查景观要素的属性数据,特别是收集道路、流动路径、动物、土地利用等方面的信息。
野外调查应以所确定的主导因子调查为主,但景观要素的属性数据不仅要用于景观生态分类,更重要的是景观格局分析、景观生态评价和景观规划管理研究的需要。
因此野外调查的属性指标应根据景观生态分类的应用目的而定,在条件允许的情况下调查越详细越好。
景观调查的野外工作主要是对采样点的描述,包括土壤、植被、地貌、土地利用类型以及地质、水文、动物及其他相关属性信息,以获得精确而可靠的属性数据来描述图像解译单元,进而将它们转化为景观类型。
(五)景观分类体系的建立
在识别各景观要素的景观特征后,根据主要景观特征的差异和联系,以及预先确定的分类等级框架,以功能关系为基础划基础单元,以空间形态为指标进行类型归并,建立景观生态分类体系。分类体系应反映出控制景观形成过程的主要因子,体现景观的空间分异与组合,并突出体现人类活动对景观演化的决定作用。
(六)精度评价与结果校正
1、分类精度评价
2、分类结果的后处理与校正
(七)景观生态分类图制作
根据景观生态分类的结果,客观而概况地反映研究区景观生态分类的空间分布模式和面积比例关系而形成的图,就是景观生态图。景观生态图是景观生态特征的一种直观表示法。
第三节 景观生态评价概述
景观生态评价就是对景观生态现状进行评定,它是区域生态环境评价的主要内容,是景观规划、管理、保护的基础和制定区域生态环境保护、规划建设和管理的基本依据,也是景观生态学理论与应用研究的纽带。
从景观生态学的角度来看,景观生态评价主要集中在景观生产力、景观适宜性、景观生态系统健康、景观美学、景观生态服务功能、景观生态安全、生态足迹和景观生态系统综合评价等几个方面,是景观生态学的重要研究内容。
一、景观评价的内涵
(一)概念
是对景观属性的现状、生态功能及可能的利用方案进行综合判定的过程。
通过景观生态评价,可以对景观状况、景观及其组成要素的敏感性、干扰状况、景观抗性阈值及其等级分布、景观功能大小和景观格局等有一个全面的认识,从而为景观规划、管理与保护提供科学依据。
•(二)景观生态评价的特点
景观生态评价主要是在景观组织层次上对景观功能的综合辨识。景观生态系统是一个以无机环境为基础,生物为主体,人类为主导,在自然等级系统中高于生态系统而低于区域的中尺度宏观系统,也是可持续发展规则的适宜层次,因此可作为区域生态环境评价的适宜层次和评价单元。
1、研究对象的特定性和针对性:景观生态评价的价值主体是人类,其价值取向是针对人的需求(包括生存环境和生态状况),因此,研究对象主要是与人类有关的某些特定的景观类型;
2、评价标准的相对性和发展性:不同国家和地区有不同的标准;
3、具有一定的时空尺度:景观具有尺度性
4、评价指标的的调控性:景观管理的前提是景观生态评价标准必须以人类所要求的指标因子来表征和衡量,并且所选择的指标应具有实用性和可操作性,以便在景观规划与管理工作中进行调控。
(三)景观评价的内容
1、景观质量现状评价:包括景观自然属性(景观生产力、景观稳定性、健康状况)和景观人文属性(美学质量)的评价。
2、对景观的利用开发评价或适宜性评价:包括根据景观组成、结构、功能与动态的分析,并结合一定的景观功能需求,提出并比较不同规划与利用方案优劣的评价过程。
3、景观功能价值评价:包括景观功能的经济价值评价等。
•(四)景观生态评价的程序
1、确定评价时空范围和目标
2、资料收集与评价单元确定 :自然、经济、社会背景等、遥感影像数据 、地形图等;评价单元是景观生态评价的基本单位,如土地利用类型、植被斑块、景观要素类型等。
3、评价的指标体系构建与分级:目的性、稳定性、主导性和可操作性
4、数据提取与实地调查:按指标体系及分级标准,从所收集的资料、遥感影像、信息系统中提取和整理各种评价单元的指标数据;数据不全或不能满足要求的需进行实地调查。
5、指标定量与景观信息系统建立:定量数据、定性数据
6、权重与评价模型确定
第四节 几种主要的景观生态评价
一、景观生产力评价
(一)景观生产力评价指标
景观生产力反映景观生态系统的生产能力,包括土地的生物生产力、土地利用的经济效益和土地生产潜力三个方面。
景观生产力水平是一种景观生态系统的投入--产出水平,人类保护景观生态系统的目的首先是实现人与自然的共生互利和人与自然协调环境下的低投入、高产出的结果。
通过景观生产力评价使人们更加清晰地认识到景观生态系统生产力水平,这样有利于更好地利用自然资源,为人类提供更丰富的物质产品。
景观的生产力评价是景观功效性的一种评价内容。景观功效性指的是作为一个特定系统所能完成的能量、物质、信息和价值等的转换功能,它主要有以下几个参数
1、景观的生物生产力:包括初级生产力、净生物量与光合作用生产率
2、能值指标分析
3、景观的水分、养分等物质循环
4、经济密度:即单位面积的经济产出
5、景观的信息流:景观内各个组分之间及组分内部存在的信息交流与传递。
(二)景观生产力评价过程
生产力评估首先要根据评价目标确定功效性评价指标,然后采用一定的方法进行指标的调查测定,并获得相应的环境条件和社会经济数据,最后进行指标的对比与评价。在大范围的生产力评价时,目前大多应用GIS和遥感技术进行景观生产力评估。
二、景观适宜性评价
1、景观适宜性评价的概念
适宜性也称适宜度,是一定土地单元的某种特殊利用方式与其生态环境协调关系的一种量度。适宜性评价是生态规划的核心。景观的适宜性评价主要是指相对于特定生态过程的景观潜力和景观利用的合适程度的综合评估。
2、景观适宜性评价方法
适宜性评价指标体系是针对具体评价指标而言的,不同的评价指标具有不同的条件要求,其指标体系也各不相同。如对以生物多样性保护为目的的景观适宜性评价,应着重考虑生境条件(如景观破碎化)对物种生存的适宜性影响。然而不同生物种因生态位特点而异,对景观的要求有很大不同。一般生活史对策为K选择的种偏好较大的景观粒级。在土地适宜性评价中,其评价指标大致包括气候、地貌、土壤肥力、土壤质量、土地利用格局等。
生态规划过程中,适宜性评价的一般步骤有:
(1)确定生态规划区范围,明确适宜性评价的具体目标
(2)将规划区划分为网络,分别进行生态登记;
(3)根据评价目标确定适宜性评价指标体系;
(4)各单因子指标量化,或者建立各单因子指标适宜性模型,制定生态适宜性评价标准;
(5)适宜性综合评价,同时给出每一块土地利用方式的生态适宜性图。
三、景观生态系统生态服务功能及其评价
1.景观生态系统的生态服务功能内涵及主要内容
生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成和维持人类生存的自然环境条件及其效用。
(1)生态系统的生产功能(包括生态系统的产品及生物多样性的维持);
(2)生态系统的基本功能(包括传粉、传播种子、生物防治、土壤形成等);
(3)生态系统的环境效益(包括减缓干旱和洪涝灾害、调节气候、净化空气等);
(4)生态系统的娱乐功能(休闲、娱乐、文化、美学等)
•2.景观生态系统的生态服务功能价值评估原则
(1)自然生态系统服务性能是客观存在的,不依赖于评价的主体;
(2)与生态过程紧密地结合在一起,是自然生态系统的属性;
(3)自然作为进化的整体,是生产服务性功益的源泉;
(4)多样性能的转换器
•3.生态系统服务功能价值评估
(1)价值分类:直接利用价值、间接利用价值、选择利用价值、存在利用价值
(2)评估方法:直接市场价格法、替代市场价格法、权变估值法、生产成本法、实际影响的市场估值法
•直接利用价值:主要指生态系统产品(食品、医药和其它工农业生产原料等)所产生的价值,可用产品的市场价格来评估;
•间接利用价值:指无法商品化的生态系统服务功能,如维系大气平衡、生物多样性等这些支撑和维系地球生命支持系统的功能;通常根据生态系统功能类型来确定评估的具体方法;
选择价值:就是人们为了将来能直接与间接利用某种生态系统服务功能的支付意愿,又可分为自己将来利用、子孙后代将来利用(遗产价值)和别人将来利用(替代消费价值);
存在价值:又称内在价值,是人们为确保生态系统服务功能继续存在的支付意愿,和人类利用无关。
四、 景观生态系统健康评价
1.景观生态系统健康的内涵
生态系统健康是指生态系统内的物质循环和能量流动未受到损害,关键生态组分和有机组织保存完整,且缺乏疾病,对长期或突发的自然或人为干扰能保持弹性和稳定性,整体功能表现出多样、复杂性、活力和相应的生产力,其发展终极是生态整和。
健康的景观:能够提供包括生物多样性在内的丰富的生态服务的景观。
•2.景观生态系统健康的管理原则
•动态性原理
•层级性原理
•创造性原理
•有限性原理
•多样性原理
•人类是生态系统的组分原理
•3.景观生态系统健康的评价
(1)评价要点
两个”不”,三个”应该”
两个不:不应该建立于单个物种的存在、缺失或某一状态为基础的标准上;不应该仅仅对物种大量的调查或统计的基础上。同时,应有实验室的工作配合。
三个应该:
应该能反映人们对生态系统可能发生的相应变化的认识。
虽然作为最佳的评价健康度量应该是简单的,可以系列化、有可分辨的变化状态。然而生态系统健康并不是必须为一个单一的数值 。
系统健康评价的标准应该与在数量值上的变化相对应,即使给几十年,发生的数量改变也不应该出现间断。健康的度量应该具有统计学属性。
(2)监测指标
生态系统健康监测可参考人类健康检查的实践来进行。医学诊断一般是:首先医生检查并确定症状;检测症状的主要指标;做出初步诊断,进行进一步检测;根据以上检测报告综合判断;开处方提出治疗方案.这样健康检测利评价模式基本上可应用于生态系统。目前,生态系统的健康评价主要集中于生态系统活力、组织结构和恢复力的研究上。
•活力:指系统的能量和活动性。具体指标为生态系统的初级生产力和物质循环。在一定范围内生态系统的能量输入越多物质循环越快,活力就越高。但并不是能量输入越高的生态系统就越健康,如水生生态系统,高的能量输入可能导致富营养化。
•组织结构:指生态系统结构的复杂性。组织结构会随生态系统的次生演替而变化。一般认为生态系统中物种的多样性越大、相互作用(如共生、竞争)越复杂,组织结构就越复杂。
•恢复力:指生态系统胁迫消失时,系统逐步恢复的能力;具体指标为自然干扰的恢复速度和生态系统对自然干扰的抵抗力。
•五、景观生态系统的文化、美学评价
•景观的文化与美学功能:提供文学艺术创造的源泉,陶冶情操,人文精神的代表,政治、宗教意像的综合等;
•景观系统的文化与美学评价:对景观的文化与美学评价可能会因人类群体文化的差异而表现出区别。
1、国际景观遗产评价:对于有吸引力的景观性质,自然性和稀有性;同一性(完美和谐)与多色彩;开放与闭合结构的联合;景观的季相和年度变化性。
•2、景观的正面美学特征
•①合适的空间尺度;
•②景观结构的适量有序化;
•③多样性和变化性;
•④清洁性;
•⑤安静性;
•⑥运动性;
•⑦持续性和自然性