景觀生態(tài)學的基本原理和方法-盧濤

景觀生態(tài)學的基本原理及方法盧濤中科院生物所MonicaG.TurnerJohnA.WiensKimberlyWithSallyA.TinkerDennisH.KnightJohnA.WiensR.T.T.Forman鄔建國傅伯杰俞孔堅景觀（Landscape)Zonneveld(1979):地球表面的一部分，由空氣、水、植物、動物和人組成的系統(tǒng)的復合體，并可通過外貌特征進行辨識。Naveh(1984):自然、生態(tài)、地理之綜合體Haber(1990)：生物或者人類綜合感知的土地。Forman(1986)：以類似方式重復出現(xiàn)的相互作用的若干生態(tài)系統(tǒng)組構(gòu)成的異質(zhì)性土地地域。并建議將其空間范圍限定在幾公里到幾百公里（中尺度）。Forman(1995)：空間上鑲嵌出現(xiàn)的緊密聯(lián)系的生態(tài)系統(tǒng)組合。在區(qū)域尺度上，景觀是不重復的且對比性強的結(jié)構(gòu)單元。它具有可辨識性、空間重復性和異質(zhì)性。（全球、區(qū)域、景觀、生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群、個體、生理）Farina(1998)：景觀至少存在三種不同的視角：人的視角、動物的視角和植物的視角。鄔建國(2000)：狹義景觀和廣義景觀狹義景觀：以Forman為代表的將空間范圍限定在幾公里到幾百公里的景觀。（暗含著人類視角的觀點）廣義景觀：以Wiens和Risser為代表的，沒有空間范圍限制的，只強調(diào)空間異質(zhì)性的景觀。（暗含生物感知的觀點）從近幾年的文獻看，景觀生態(tài)學突破了空間范圍的限制，廣義景觀為多數(shù)生態(tài)學家所接受。景觀生態(tài)學(LandscapeEcology)Forman:景觀生態(tài)學是以景觀結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)特征為主要研究對象的一門新興宏觀生態(tài)學分支學科。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)，功能，動態(tài)，宏觀生態(tài)學Naveh:景觀生態(tài)學是地理學與生態(tài)學之間的一門中間學科，是對人類生態(tài)系統(tǒng)進行整體論研究的新興學科。

關(guān)鍵詞：地理學，生態(tài)學，中間學科，人類生態(tài)系統(tǒng)，整體論

理解空間異質(zhì)性和生態(tài)過程關(guān)系與其它生態(tài)學分支的關(guān)系研究目標發(fā)展歷程（國際）1939年，德國著名的地植物學家特羅爾，在利用航片中研究東非土地利用問題時提出了景觀生態(tài)學一詞二戰(zhàn)后，由于人口、糧食、環(huán)境問題，景觀生態(tài)學得到蓬勃發(fā)展，中歐（例德國、荷蘭、捷克等）成為景觀生態(tài)學研究的主要地區(qū)1981年，在荷蘭召開“第一屆景觀生態(tài)學大會”1982年，國際景觀生態(tài)學協(xié)會（IALE）成立1984年，Naveh和Lieberman出版《景觀生態(tài)學的理論和應用》，第一本景觀生態(tài)學專著1986年，F(xiàn)orman和Godron出版《景觀生態(tài)學》教材，標志景觀生態(tài)學發(fā)展進入了一個全新階段1987年，國際性雜志《景觀生態(tài)學》出版90年代，景觀生態(tài)學全球化普遍提高，技術(shù)、手段更為先進（例GIS、遙感等）21世紀，水域景觀生態(tài)學、景觀遺傳學、多功能景觀研究、景觀綜合模擬、景觀生態(tài)與可持續(xù)性科學發(fā)展迅速，成為新的學科增長點發(fā)展歷程（國內(nèi)）從80年代初開始，1989年10月在沈陽召開首屆景觀生態(tài)學學術(shù)討論會1998年在沈陽舉行“亞洲及太平洋地區(qū)景觀生態(tài)學國際會議”21世紀，提出從中國自身的特色出發(fā),關(guān)注受人類影響的和以人為主導的景觀,以景觀格局與生態(tài)過程的多尺度、多維度耦合研究為核心中科院生態(tài)環(huán)境研究中心、北京大學、中科院沈陽生態(tài)研究所處于領(lǐng)先地位學科特點（一）宏觀學科特色個體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)→景觀→區(qū)域→生物圈（全球）主要研究層次：生態(tài)系統(tǒng)、景觀和區(qū)域。學科特色：宏觀生態(tài)學研究認識論特點：整體論途徑問題切入點：格局與過程傳統(tǒng)學科的涉及范疇：生態(tài)學、地理學、社會學、人類學、資源學等問題解析角度選擇：時間+空間（空間關(guān)系）學科特點（二）異質(zhì)性強調(diào)異質(zhì)性研究是景觀生態(tài)學的顯著學科特色，特別是關(guān)于空間異質(zhì)性研究，是所有生態(tài)學分支學科中，景觀生態(tài)學所特有的。

異質(zhì)性（heterogeneity）：景觀內(nèi)部事物或者其屬性在時間或空間分布上的不均勻性或非隨機性特征。與異質(zhì)性相反的景觀特征被稱為均質(zhì)性。Risser甚至認為景觀生態(tài)學主要研究景觀的空間異質(zhì)性：1）景觀空間異質(zhì)性的發(fā)展和動態(tài)；2）異質(zhì)性景觀的相互作用和變化；3）空間異質(zhì)性對生物和非生物過程的影響；4）空間異質(zhì)性的管理。學科特點（三）強調(diào)時空分異

景觀生態(tài)學是生態(tài)學學科群中唯一將時空分異特征作為自身研究重點的分支學科，涉及的重點研究領(lǐng)域包括：異質(zhì)性、等級特征、景觀格局、尺度效應、干擾擴散等。尺度(scale)：在觀察景觀現(xiàn)象或過程時一個特定的空間分辨率或標準時間單元。尺度效應(scaleeffect)：優(yōu)勢景觀現(xiàn)象或過程特征隨尺度變化而變化的現(xiàn)象。學科特點（四）注重人為活動

景觀的宏觀性特征使其成為很容易與人為活動研究進行銜接的生態(tài)學分支學科（城市景觀、人為景觀、干擾等）Naveh認為景觀生態(tài)學是生態(tài)學和人類生態(tài)學研究的橋梁研究的主要對象、內(nèi)容及基本理論基本概念景觀結(jié)構(gòu)(landscapestructure)：景觀組分的數(shù)量構(gòu)成及空間組合與分布特征，其中景觀組分的空間結(jié)構(gòu)特征又被稱為景觀格局（landscapepattern）景觀功能(landscapefunction)：景觀對自身內(nèi)部及其他相關(guān)生命系統(tǒng)生存和發(fā)展所能提供的支撐作用；景觀動態(tài)(landscapedynamic)：景觀在各種內(nèi)外部驅(qū)動因素作用下其結(jié)構(gòu)和功能的時間變化過程與特征。景觀組分(landscapeelements)：構(gòu)成景觀的不同生態(tài)系統(tǒng)類型被稱為景觀組分

斑塊（patch）：一個與周圍環(huán)境不同的相對均質(zhì)性非線性區(qū)域。

廊道（corridor）：不同與兩側(cè)相鄰土地的一種特殊的帶狀要素類型。

基質(zhì)（matrix）：景觀鑲嵌內(nèi)的背景生態(tài)系統(tǒng)或土地利用類型

網(wǎng)絡（network）：是指一個相互連接的廊道系統(tǒng)。景觀生態(tài)學研究的核心問題空間格局與生態(tài)過程(SpatialPattern)空間與時間尺度（Scale）空間異質(zhì)性對與流和干擾的作用(Heterogeneity/Disturbance)格局動態(tài)（Evolution）景觀結(jié)構(gòu)與功能生物多樣性物種流、能量流養(yǎng)分再分配景觀元素間的作用復合種群動態(tài)(Meta-population)景觀抗性(resistance)系統(tǒng)的等級組織（Hierarchy）生態(tài)交錯帶（Ecotone）中性模型(Neutralmodel)喬木調(diào)查灌木調(diào)查草本調(diào)查景觀生態(tài)學的主要研究方法

-數(shù)據(jù)獲?。?）樣地調(diào)查數(shù)據(jù)獲?。?）樣線調(diào)查數(shù)據(jù)獲?。?）區(qū)域定點普查數(shù)據(jù)獲?。?）資料收集土地利用資料道路、水體、居民點和地形圖遙感影像、數(shù)字高程圖社會經(jīng)濟資料數(shù)據(jù)整合數(shù)量分析方法景觀組分分析

主要分析內(nèi)容：類型、數(shù)量、面積（總面積、平均面積、面積譜分布等）、形狀（邊型特征、分維特征）、邊界分析（類型、數(shù)量、長度、復雜性程度等）、個體碎裂化特征。景觀格局分析

主要分析內(nèi)容：多樣性特征、異質(zhì)性特征、相鄰度特征、空間分異特征。景觀動態(tài)分析

主要分析內(nèi)容：多時段比較分析、組分轉(zhuǎn)移特征分析、動態(tài)模擬分析等。重點領(lǐng)域及現(xiàn)狀

-景觀格局景觀格局的成因景觀格局結(jié)構(gòu)：景觀組分的類型組成和數(shù)量構(gòu)建特征格局：景觀組分的空間分布及組合特征

結(jié)構(gòu)與格局研究需要大量組分屬性數(shù)據(jù)加以描述，以發(fā)現(xiàn)其無序表象下的內(nèi)在特征。遙感技術(shù)作為數(shù)據(jù)源的優(yōu)勢明顯。

格局分析只是一種工具,提出空間格局的性質(zhì)以及解釋為何會造成這種格局才是它的首要目的。功能功能：主要指景觀內(nèi)部的各種生態(tài)流研究，集中在能流、物流和物種流研究上。該研究是景觀生態(tài)學研究中遙感技術(shù)應用比較薄弱的一個領(lǐng)域，主要是利用遙感技術(shù)的一些傳感特點研究各種生態(tài)流。成功案例：1）紅外遙感數(shù)據(jù)進行能流研究2）利用示蹤電子設(shè)備和雷達等對動物遷徙進行研究3）利用遙感面狀數(shù)據(jù)結(jié)合地面調(diào)查進行特定物質(zhì)循環(huán)研究4）未來發(fā)展方向：遙感數(shù)據(jù)與地面數(shù)據(jù)結(jié)合，總結(jié)規(guī)律性模式動態(tài)特征：50年左右尺度的動態(tài)研究中，遙感數(shù)據(jù)優(yōu)勢得天獨厚

1）一般研究：不同時段遙感數(shù)據(jù)的對比研究和轉(zhuǎn)移概率研究2）動態(tài)模型研究：景觀空間明晰化模型構(gòu)建的必要資料基礎(chǔ)3）長時間尺度研究：與其他資料相結(jié)合尺度效應所有研究只在特定尺度下有效，不可進行外推，生態(tài)學還能稱為科學嗎？人類解決環(huán)境問題急需科學的尺度方法全球氣候變化、生物多樣性喪失等環(huán)境問題，它們的特征尺度都很大，而傳統(tǒng)的生態(tài)學觀測一般都在較小的尺度上進行，存在著尺度鴻溝（scalegap）,用生態(tài)學原理解決環(huán)境問題急需合理的尺度方法。觀測設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方法離不開尺度方法。技術(shù)進步為尺度科學發(fā)展提供了條件遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，為解決人類環(huán)境問題提供了充足的數(shù)據(jù)來源，不同范圍，不同分辨率的遙感數(shù)據(jù)為解決各種尺度上的問題提供了可能性。但如何處理和整合這些不同來源的數(shù)據(jù)是一個迫切需要解決的問題。尺度科學是解決這一問題的關(guān)鍵。應用研究生物多樣性保護1）生物多樣性調(diào)查：遙感資料結(jié)合地面調(diào)查數(shù)據(jù)進行生物屬性特征描述（如樹高、樹冠監(jiān)測，動物示蹤等）；2）生境調(diào)查與評估：利用遙感資料結(jié)合地面調(diào)查進行；3）生物與生境關(guān)系分析：利用遙感資料結(jié)合相關(guān)學科的知識進行綜合，包括一般規(guī)律分析和模型建設(shè)等；4）監(jiān)測：直接利用遙感手段進行動態(tài)連續(xù)監(jiān)測。應用研究景觀規(guī)劃1）基礎(chǔ)調(diào)查：組分類型及分布、數(shù)量統(tǒng)計；2）評價：根據(jù)規(guī)劃目標，基于遙感數(shù)據(jù)特性進行