景观生态学-生态保护与恢复的新途径

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1、景观生态学—生态保护与恢复的新途径马克明中国科学院生态环境研究中心mkm@mail.rcees.ac.cn什么是景观？NiagaraFalls景观landscape意为风景，源于德语landcraft，指一种直观的视觉感受。19世纪初，现代地植物学和自然地理学先驱洪堡（A.Von.Humboldt）提出景观由气候、水文、土壤、植被等自然要素以及文化现象组成的地理综合体。由地圈、生物圈和智慧圈组成。Forman和Godron（1986）：由相互作用的生态系统镶嵌构成，并以类似形式重复出现，具有高度空间异质性的区

2、域。Forman（1995）：空间上镶嵌出现和紧密联系的生态系统的组合，在更大尺度的区域中，景观是互不重复且对比性强的基本结构单元，它的主要特征是可辨识性、空间重复性和异质性。肖笃宁（1997）：一个由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体；它处于生态系统之上，大地理区域之下的中间尺度；兼具经济、生态和美学价值。Moss（1999）总结了景观特征：①相互作用的生态系统的异质性镶嵌；②地貌、植被、土地利用和人类居住格局的特别结构；③生态系统以上区域以下的组织层次；④综合人类活动与土地的区域系统；⑤一种

3、风景，其美学价值由文化所决定；⑥遥感图像中的像元排列。什么是景观生态学？1939年德国生物地理学家特罗尔Troll提出景观生态学landscapeecology研究大尺度空间格局与生态功能过程的关系及其发展动态的科学，着重于大尺度时空异质性，并关注人类活动的影响。结合了地理学研究自然现象空间关系的“横向”方法和生态学研究生态系统功能关系的“纵向”方法。学科地位－尺度角度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内容：景观格局＆格局与过程关系景观动态＆景观管理工具：RS、GIS、

4、GPS技术模型方法强调：时空异质性尺度变化＆等级层次性格局-过程-尺度-等级（FromWu,J.）景观生态学理论斑块—廊道—基质模式斑块patch—最小的异质性单元，即一个具体的生态系统。廊道corridor—不同于两侧基质的狭长地带。基质matrix—是景观中范围广阔、相对同质且连通性最强的背景地域，很大程度上决定着景观的性质。岷江干旱河谷景观格局landscapepattern景观的构成组分及其空间分布形式。不同的景观格局是不同动力学机制的产物，也是不同景观功能的基础。在缺乏景观发生发展历史资料的情况下，

5、从现有景观格局出发，可以对景观格局与功能过程之间的关系进行描述。景观异质性heterogeneity区域中，景观要素类型、组合及属性在空间或时间上的变异程度。源于环境变异、植被内源演替和干扰。时空异质性交互作用导致了景观的演化和发展，景观格局和功能过程取决于其时空异质性。尺度scale任何自然现象和生态过程均具有明显的时空特征尺度。确定合适的研究尺度以及相适应的研究方法，是取得合理研究成果的必要保证。RS和GIS为尺度效应分析提供了技术基础。河流分支结构的生物体型分布森林动态的时空尺度环境-生物-植被的时空尺

6、度景观格局对生态过程的影响物种分布与迁徙地表径流与侵蚀元素分布与迁移能量交换与转化生物地球化学循环物种分布与迁徙物质和养分在景观中的流动(MacDowellandLikens,1988)土地利用结构对土壤水分和养分的影响（傅伯杰等，1998）黄土高原地区坡面上不同土地利用结构对土壤养分和水分的影响。a,b,c表示了三种15年以上不同土地利用结构(自上至下)，研究发现，b是一种较好的保持土壤水分和养分的土地利用结构。城市景观的物流能流(HTOdum蓝盛芳译，1992)格局与过程相互作用景观单元的空间配置影响其内

7、部的生态过程景观格局是由于镶嵌体上的其它过程产生景观格局与生态过程相互影响协同进化景观生态学的任务描述景观解释和理解其中的生态过程跟踪景观动态分析不同文化背景下的景观格局,以便更好地理解景观本身的格局动态，并实施管理。景观生态学数量方法目的（Turner&Gardner,1991）景观组成和结构—景观空间异质性景观斑块的性质和参数的空间相关性—空间相互作用景观格局的趋向性—空间规律性或梯度景观格局在不同尺度上变化—等级结构景观格局与生态过程的相互关系为什么需要新方法？经典生态学研究并不十分重视的大时空尺度特征

8、，以往的数量化模型不能完全适用；研究多变量和复杂过程，一般的数量化方法无法满足需要；大尺度的景观生态学实验困难，跟踪调查时间长花费大。RS、GIS和模型方法的进步，使得景观生态学可以通过景观数量方法来描述和预测景观格局和过程。FRAGSTATS－景观结构数量化软件包(McGarigal＆Marks,1995)例如多样性指数DiversityIndex镶嵌度指数PatchinessIndex距离指数D