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景觀生態學的研究內容

景觀生態學是研究景觀與生態相互作用以及景觀單元的組成和空間布局的綜合性學科。它既包括“橫向關系”,也包括“縱向關系”,即空間單元之間的關系。也可以說景觀生態學的研究內容包括:景觀的功能、結構、層次及其變化,景觀的規劃、建設、監督和預警等。

(壹)景觀結構、功能和景觀變化

景觀結構是指景觀組成要素及其影響因素的類型、多樣性、數量組成、空間和層次關系,包括斑塊、廊道和基質,以及要素的類型、數量組成、空間構型、多樣性、破碎化、連接性和優勢度。景觀功能是指景觀通過其生態過程能為自身內部及其他相關生命系統的生存和發展提供的支撐作用。景觀變化又稱景觀動態,是研究景觀在不同驅動因素作用下隨時間的變化過程、特征和規律,包括景觀變化標準、穩定性及其測度、驅動力和空間格局。

(2)景觀生態規劃

景觀生態規劃是通過對景觀特征的分析和判斷評價,提出景觀的最佳利用方案。其目標是在時間和空間上協調景觀的生態特征和內在活動,從而實現景觀的合理利用、保護環境和發展生產,合理處理生產與生態、資源開發與保護、經濟發展與環境質量、發展速度、規模、容量和環境承載力之間的辯證關系。

災後土地復墾雖然改善了土地利用結構,提高了土地利用價值,但土地景觀生態的規劃不容忽視。被自然災害破壞的區域景觀往往嚴重支離破碎。陸地景觀生態規劃是運用景觀生態學原理,結合災區的景觀生態系統,規劃更接近當地自然環境的景觀結構。在土地利用景觀生態規劃中,有壹些典型的規劃模式:

(1)濃度和分散相的結合方式。它是美國景觀生態學家Forman(1986)根據生態空間理論提出的景觀生態規劃模式,是優化土地利用空間格局的主要理論依據,被認為是生態學中的最佳景觀格局。該模式強調土地的集中利用,以保持大型自然植被斑塊的完整性,充分發揮其生態功能;在設計和引導自然斑塊的過程中,它們以小斑塊或走廊的形式進入由人類活動控制的農業耕作或建築區域。同時,在人類活動範圍內,圍繞廊道和自然植被斑塊設計壹些人工小斑塊,如居民區、工農業小斑塊等。

(2)生態網絡模型。主要來源於Mac Arthur和Wilson(1967)的島嶼生物地理學理論及其在陸地上的應用。自然災害的發生加劇了自然生境的破碎化,形成了許多大小不同、程度不同的自然生境斑塊。隨著自然棲息地的日益隔離和破碎,壹些動物和植物種群已經滅絕。生態網絡模式是通過生態網絡將各種分離的生態系統連接起來,解決自然棲息地的破碎化和隔離化問題。生態網絡模型由三部分組成:自然發展區、連接區和核心區。自然開發區旨在保護自然景觀和自然資源。連接區維持和促進核心區之間和內部的物種遷移,而核心區位於具有高生態價值的保護區。

(3)“千層蛋糕”模式。是Mc Harg I.L.(1967)根據適宜性分析提出的。“千層餅”規劃模式的主要路線是在研究影響因素和確定其主要功能的基礎上,通過現場踏勘、查閱和分析文獻,根據影響因素的特點(如地形、水文、氣候、動植物條件、生活條件、交通條件等,).確定質量評價指標和權重值,然後依次對單因素進行制圖疊加,利用地學信息系統進行對比分析,最終制定出適合當地農業景觀的規劃方案。其基本規劃框架如圖2-2所示。

圖2-2“千層蛋糕”模式規劃框架(據於等,2005)

(4)區域生態系統模型。英國著名生態學家A.G.Tansley在1935中提出了“生態系統”的概念。根據這壹理論,奧德姆(1969)提出了區域生態系統規劃模型。生態系統的主要表現是能量流動和物質循環,包括:①壹定區域內生物的數量、種類和空間分布;②光照、溫度、濕度和土壤對生物生長發育的影響;③水、空氣、礦物質等非生命物質的含量和分布;(4)物質和能量在生態系統中循環流動的方式;⑤環境對生物的調節。土壤養分的調節、區域物種的改良和優化配置以及生物種群的空間分布是區域生態系統模型規劃的重點。在不破壞當地文化特色和促進社會經濟發展的前提下,通過適當改變區域內的種植方式和習慣,達到改良土壤的目的,使被破壞的生態系統得到恢復,區域生態環境實現可持續發展。

(3)景觀生態保護與管理

景觀生態學不僅要研究景觀生態系統發生、發展和演替的規律性特征,而且要運用生態學原理和方法,探索合理利用、保護和管理景觀的途徑和措施。通過科學實驗和建立數學模型,研究景觀生態系統的優化組合、管理措施和約束條件。采用多級利用生態工程,有效提高植物光合作用的強度,最大限度地利用初級異養生物,最大限度地利用不同營養水平的生物產品的經濟效益。建立文化景觀和自然景觀保護區,保護和管理資源環境,保護生態過程和生命支持系統,保護遺傳多樣性,保護現有生物物種,不斷增強景觀生態系統的功能。

(四)景觀生態監測和預警

景觀生態監測預警是在對景觀生態進行分類和評價的基礎上,監測人類活動幹預和影響下生態環境的變化,預測景觀生態系統的結構、功能和環境可能發生的變化。景觀生態監測的任務主要是連續監測自然、生物圈和人工生態系統等組成部分的狀況,確定這些組成部分的變化,找出人類活動在這些變化中的作用。景觀生態監測是在具有代表性和典型性的景觀生態系統中建立監測站,收集信息和數據,建立和完善生態數據庫,動態監測生態系統和物種的變化趨勢,為決策部門制定合理利用自然資源和保護生態環境的政策和措施提供有利的科學依據。