第一章 景观生态学的概念及发展

第一章景观生态学的概念与发展一、景观和景观生态学1.景观及其定义（三种理解）（视觉美学）景观（landscape）愿意是表示自然风光、地面形态和风景画面；通常可以把景观理解为一幅表示内陆自然景色的画面，或某一区域的地貌组合，或在视野内的一片土地或广阔的自然景色。（地理学）•19世纪初期，洪堡（德国）最早将景观作为地理学中的中心问题，作为“自然地域综合体”的代名词。•地理学：景观作为地球表面气候、土壤、地貌、生物各种成分的地域综合体。（景观生态学）•1939年，特罗尔（C.Troll德国）在研究东非土地利用及变化时，借助航片解释自然土地利用和景观变化，将景观的概念引入生态学中。•景观是以明确的分布组合（景观镶嵌、景观组合）和各种大小不等的自然区划来表示某一地段上生物群落与环境之间的因果关系。•把地理学研究自然现象的空间关系的“横向”方法与生态学研究生态系统内部关系的“纵向”方法相结合。景观是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、生态和文化的多重价值。景观定义（肖笃宁，1997）生态学家中使用景观概念有两种方式：一种是直观的，认为景观是基于人类尺度上的一个具体区域，具有数公里到数百公里的生态系统综合体，由森林、草地、农田、城市、村落等可视别实体组成。（狭义的景观）另一种是抽象的，代表任意尺度上的空间异质性，即景观是一个对任何生态系统进行空间研究的生态学标尺。（广义的景观）综合理解：•景观由不同空间单元镶嵌组成，具有异质性；•景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体，其结构和功能具有相关性和地域性；•景观既是生物的栖息地，更是人类的生存环境；•景观是处于生态系统之上，区域之下的中间尺度，具有尺度性；•景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综合性。Forman按照景观塑造过程中的人类影响强度而划分为：自然景观：极地、高山、荒漠、苔原、热带雨林景观、森林、湿地、草原等。经营景观：林地、草场和农田、果园组成的农耕景观、郊区景观等。人工景观（人类文明景观）：城市景观、工程景观（工厂矿山、水利工程、交通系统）、旅游地风景园林景观等。景观生态学定义有一种最简单的表述：研究景观的结构、功能和变化的学科。景观结构指的是斑块间的空间关系；景观功能指的是空间要素间的相互作用；景观变化则包括了结构和功能随时间的改变。2.景观生态学2.1景观生态学的发展历史2.1.1国外1.萌芽(19世纪初~20世纪30年代)首先生态学的出现，19世纪中期Haeckel，把研究生物和环境关系的科学称之为生态学。其后，从个体生态学发展到群落生态学。1935年，英国生态学家坦斯利提出了生态系统的术语。2.巩固(20世纪30年代后期~60年代中期)1939年，特罗尔，在利用航片中研究东非土地利用问题时提出了“景观生态学”一词。认为景观生态学是“地理学（景观）”和“生物学（生态学）”相结合的产物。二战后，由于人口、粮食、环境问题，景观生态学得到蓬勃发展，中欧成为景观生态学研究的主要地区。主要进行土地评价、规划以及自然保护区和国家公园的景观规划设计（例德国、荷兰、捷克等）。3.发展(20世纪60年代后期~80年代初，初步发展；20世纪80年代，全面发展)1981年，在荷兰召开“第一届景观生态学大会”。1982年，国际景观生态学协会成立。（IALE）1984年，Narch.Z和Lieberman（美国）出版《景观生态学的理论和应用》，第一本景观生态学专著。1986年，Forman.R&Godron出版《景观生态学》教材，标志景观生态学发展进入了一个全新阶段。1987年，国际性杂志《景观生态学》出版。4.提高(20世纪90年代，学科的全面提高时期)90年代以来，大尺度环境问题、科学研究中的尺度问题和地理空间信息技术应用使景观生态学逐渐成为世界上资源、环境、生态方面研究的一个热点。（例GIS、遥感等）2.1.2国内起步较晚，20世纪80年代初景观生态学思想才引入国内。侧重于国外文献的介绍。–1981年，黄锡畴发表《德意志联帮共和国生态环境现状及保护》。–1983年，林超两篇译文，一篇是Troll的《景观生态学》，一篇是E.纳夫的《景观生态学发展阶段》。–1985年，陈昌笃发表《评价Z.纳维等著的景观生态学》一文，这是国内首次对景观生态学理论问题的探讨。1986年，景贵和发表了《土地生态评价与土地生态设计》，这是国内景观生态规划与设计的第一篇文献。1988年，李哈滨发表了《景观生态学——生态学领域里的新概念构架》一文。1990年肖笃宁主持翻译了R.T.T.Forman和M.Godron的《景观生态学》一书。从80年代初开始，1989年10月在沈阳召开首届景观生态学学术讨论会。90年代迅速发展，大量论文书籍出现•1990年，肖笃宁等在《应用生态学报》发表了《沈阳西郊景观结构变化的研究》一文，该文是我国学者参照北美学派的研究方法而开展的景观格局研究的典范著作。•伍业钢和李哈滨的《景观生态学的理论发展》（1992）和《景观生态学的数量研究方法》（1992）；•傅伯杰的《黄土区农业景观空间格局分析》(1995)、《景观多样性分析及其制图研究》(1995)、《景观多样性的类型及其生态意义》(1996)；•1998年在沈阳举行“亚洲及太平洋地区景观生态学国际会议”2.2景观生态学的重要学派1.美国的景观格局和景观功能研究(Forman,Risser,Turner)2.荷兰和德国的土地生态设计(Zorreveld,Haber国家公园景观规划）3.东欧的景观综合研究和景观生态规划（Mazur,Ruzicka(捷克）最优设计）4.加拿大和澳大利亚的土地生态分类5.前苏联的景观地球化学研究（波雷诺夫）2.3景观生态学的主要概念斑块是在景观的空间比例尺上所能见到的最小异质性单元，即一个具体的生态系统。廊道是指不同于两侧基质的狭长地带，可以看作是一个线状或带状斑块。基质是景观中范围广阔、相对同质且连通性最强的背景地域，是一种重要的景观元素。它在很大程度上决定着景观的性质，对景观的动态起着主导作用。1.斑块(patch)—廊道(corridor)—基质(matrix)2.景观结构和格局景观结构：景观的空间特征(如景观元素的大小、形状及空间组合等)和非空间特征(如景观元素的类型、面积比率等)两部分内容。景观格局：一般是指景观组分的空间分布和组合特征。3.景观空间异质性景观异质性是指一个区域内，景观元素类型、组合及属性在空间上或时间上的变异程度和复杂性，即表现为空间异质性和时间异质性。其内涵是：景观组分和要素，如斑块、基质、廊道、动植物、生物量、热能、水分、空间矿质养分等在景观中总是不均匀分布的。异质性是景观的一个固有属性。从来源上看，景观异质性主要来源于三个方面：自然干扰、人类活动和植被的内源演替或种群的动态变化。景观异质性是产生景观格局的基础和主要原因，即景观异质性导致景观格局的存在，而景观格局是景观异质性的具体体现，它决定着资源和物理环境的分布形式和组分，并制约着各种景观生态过程。景观尺度上的空间异质性包括：空间组成：生态系统的类型、数量和面积比例。空间结构：生态系统的空间分布、斑块大小、形状、景观对比度、连接度等。景观生态学强调空间异质性的绝对性和空间同质性的相对性，即某一尺度的异质空间内部，比其小一尺度的空间单元(如斑块)可视为相对同质的。当我们扩大所研究的空间单元面积时，其内部的景观异质性增加，而各个空间单元的景观异质性程度降低。因此，景观异质性程度与研究或抽样观察的空间单元面积大小有重要联系。4.景观尺度空间尺度是指所研究生态系统和景观的面积大小或最小信息单位的空间分辨率水平。时间尺度是指其动态变化的时间间隔。随着科技的发展，研究尺度愈来愈大，目前在景观生态分析中，常常界定的空间尺度由几千米到几十千米；时间尺度从几年到几十年，而人类世代几十年的时间尺度往往成为景观生态学研究关注的焦点。5.景观动态景观格局的动态是指景观要素或斑块形成的空间格局及其内部的变化。由于景观要素的干扰作用或者景观本身的系统发育，引起景观的变化，从而景观格局也随之发生变化，而干扰作用是造成景观格局变化的主要原因。6.生态过程基本生态过程包括生物生产力、生物地球化学循环、生态控制及生态系统间的相互关系等方面。不同生态过程与时间尺度和空间尺度密切相关，各种生态过程有其相应的时间、空间尺度。同样，在不同的时空尺度上，限制特定生态过程的生态因子也不同，有些生态因子可能只在某些尺度水平上才发生作用。7.景观功能景观功能指的是空间景观组分之间的相互作用，即能量、物质、物种在生态系统之间的流动。与景观组分之间的物质、能量、物种的流动有关的媒介或运输机制包括5类：风、水、飞行动物、地面动物和人类。