土地生态与景观设计-4讲述

Chapter4景观生态过程与动态变化4.1景观生态过程4.2景观动态变化Chapter4景观生态过程与动态变化4.1景观生态过程4.2景观动态变化4.1景观生态过程景观的形成、演变与发展是一个十分复杂的过程。景观格局的形成反映了不同的景观生态过程，同时，景观格局又在一定程度上影响着景观的演变过程景观生态过程有很多，景观生态过程的形成主要来源于自然因子和人为因子两方面的共同作用，如景观中的物质循环、能量流动、信息交换、文化过程等由于生态过程的复杂性和抽象性，定量研究其演变和特征较为困难，景观生态过程的研究常通过研究景观空间格局的变化来反映4.1景观生态过程4.1.1破碎化过程4.1.2连通过程4.1.3地球化学过程4.1.4迁移过程4.1.5土地废弃过程4.1.6人文与文化过程4.1景观生态过程4.1.1破碎化过程4.1.2连通过程4.1.3地球化学过程4.1.4迁移过程4.1.5土地废弃过程4.1.6人文与文化过程4.1.1破碎化过程景观的破碎化过程是致使景观空间格局发生变化的最为重要生态过程，因景观破碎化所造成的物种减少、生物多样性降低已成为地表景观演化过程中的重要生态问题破碎化过程主要取决于人类的土地利用，而土地利用又受到破碎化速率的影响4.1.1破碎化过程景观的破碎化使得斑块对于抵抗外部干扰的能力更加脆弱，其对许多生物物种和生态过程均有负面影响，破碎的斑块越小，种群密度降低程度愈大，生物灭绝的速率愈大破碎化属于一种动态过程，人与自然的干扰造成了景观的破碎化，而植被的恢复以及某些物种的定殖能够减轻破碎化4.1.1破碎化过程4.1.1破碎化过程尺度效应破碎化过程同样与尺度密切相关，不同尺度下对景观破碎化的描述不尽相同，也具有明显的尺度效应大尺度（小比例尺）下研究农业景观时，不同作物类型仅能作为一种景观要素出现，某些水渠、田间小路等将融合在作物中，可辨识性降低，农业景观的破碎化程度降低小尺度下（大比例尺）的情况则相反，不同作物分别看成是不同的景观要素，水渠、田间小路将作为廊道出现在景观中，可辨识性提高，因此，景观的破碎化提高4.1.1破碎化过程表现形式可按几何形状表达景观的破碎化过程：穿凿（如林区间伐产生的林窗）、切入（如林区内通过的道路）、分割、破碎化、收缩和磨蚀共6种形态研究景观破碎化的几何形态及其量度，对探讨人类干扰下的景观优化问题具有重要意义。如农业景观内自然景观要素的破碎化程度与农田斑块之间的比例问题破碎化4.1.1破碎化过程对物种多样性的影响破碎化对生物的影响主要取决于具体种对破碎化的认知程度。不同的物种以不同的方式认知景观的破碎化。某些物种可感知的环境破碎，对于另外一些物种的认知可能是均匀的景观的破碎化对物种的影响还可以借用岛屿生物地理学的一些概念来解释，可将景观内的破碎斑块看成是孤立的岛屿，因此，破碎化斑块的大小对物种的多样性和丰度具有重要的影响4.1景观生态过程4.1.1破碎化过程4.1.2连通过程4.1.3地球化学过程4.1.4迁移过程4.1.5土地废弃过程4.1.6人文与文化过程4.1.2连通过程地表景观都具有异质性，异质性景观内各斑块之间通过廊道和斑块边界相互联系在一起，这种景观内不同斑块之间的相互连接与贯通，对于能量与物质在景观内的流动作用巨大，称这种连通性为景观的连通过程连通过程对景观的生态功能意义重大，并可分别从结构连通性（connectedness）和功能连接度（connectivity）两大方面进行探讨4.1.2连通过程结构连通性是斑块间自然连接的程度，属于景观的结构特征，并可用图的方式表达，且景观中景观基质的结构连通性为最大常用连通性来表示景观要素（如林地、树篱、河岸等斑块）的连通特征4.1.2连通过程功能连接度与结构连通性不同，它是指景观各要素在功能上和生态过程上的联系4.1.2连通过程景观连接度与连通性的关系：在景观生态学中，景观连通性是指景观元素在空间结构上的联系，用来测定景观的结构特征，可从斑块大小、形状、同类斑块之间的距离、廊道存在与否、不同类型树篱之间的相交频率和有树篱组成的网络单元的大小得到反映而景观连接度是指景观中各元素在功能和生态过程上的联系，用来测定景观功能特征，景观连接度要通过斑块之间物种迁徙或其他生态过程发展的顺利程度反映，廊道是景观连接度的一种表现形式，在生物群体之间的个体交换、迁徙和生存中起着重要作用具有较高的连通性，不一定具有较高的景观连接度；连通性较差的景观，景观连接度不一定较小4.1.2连通过程景观的连通过程可以看作是景观破碎化过程的反过程，景观通过斑块之间的相互连通发生变化，在某些情况下甚至能够引起景观基质的改变连通过程可通过自然干扰过程和人为干扰过程两种方式产生，且地表景观中大多数的连通过程是由自然与人为两种干扰方式的综合作用结果连通过程产生的生态作用同样具有正面和负面两种影响形式，如人工造林与乱砍滥伐、退耕还林还草与荒漠化等4.1景观生态过程4.1.1破碎化过程4.1.2连通过程4.1.3地球化学过程4.1.4迁移过程4.1.5土地废弃过程4.1.6人文与文化过程4.1.3地球化学过程景观是一种特殊的地理圈层，岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类社会之间的各种各样的相互作用均可在此圈层中发生景观内地球化学过程的最大特征，表现在其同样遵循大陆上水热分布的地理学规律性地表景观中的生命物质密度较高，地表植物的光合作用强，累积了大量的太阳辐射能。聚集的太阳能随着有机物的分解，以化学能和热能的形式释放，从而决定了景观内地球化学过程的多样性因此，养分和元素的迁移是景观地球化学过程的重要表现4.1.3地球化学过程决定因素水：是景观内各种化学反应的载体及传输媒介，绝大多数化学反应都是在水环境内进行的，且水的活性主要取决于其热力学因素（温度的高低与化学反应的强弱）生命物质：对于控制景观内的地球化学过程同样重要，如植物体的光合作用过程、生物体的有机质固定过程、微生物的有机物分解过程等物质和养分在景观中的垂直循环过程物质和养分在景观中的垂直循环过程4.1景观生态过程4.1.1破碎化过程4.1.2连通过程4.1.3地球化学过程4.1.4迁移过程4.1.5土地废弃过程4.1.6人文与文化过程4.1.4迁移过程景观的迁移过程包括非生物的物流、能流和生物的动植物流，既受景观空间格局的控制，又对景观空间格局产生影响主要的景观迁移过程可归纳为三种类型，即物质迁移过程（物流）、能量迁移过程（能流）以及生物迁移过程（生物流）4.1.4迁移过程物质流土壤侵蚀和堆积：土壤的侵蚀是土壤分离和搬移的一种过程，属于景观内较为严重的一种负面影响过程，包括有水蚀、风蚀和冰蚀等方式土壤的堆积是遭受侵蚀的土壤在景观内的运移过程中发生堆积的过程，并以风和水流为主要驱动力外营力冰川侵蚀地表风化作用海岸侵蚀土地生态与景观设计土地生态与景观设计LandEcologyandLandscapeDesignLandEcologyandLandscapeDesign4.1.4迁移过程物质流水流：地表水流：景观中重要的物质流动。河流可将地表不同类型的景观或景观要素连接起来，加强了景观间的联系。而其作为一种地表外部营力，还具有侵蚀、搬运和沉积功能，因此，具有重要的生态功能地下水流：地下水沿含水层流动的最重要功能则表现在对地表水的补给上，地下含水层是巨大的水容库，与地表水、大气降水存在紧密的水力联系潮汐和海流：海水的两种主要流动方式。潮汐对海岸地形的塑造具有重要影响，是海岸带景观形成的主因；海流对地表景观所起的热量传输作用，具有重要的生态意义4.1.4迁移过程物质流气流：气压的差异所形成的风。景观尺度上风的流动具有传播花粉、孢子、植物种子、小型昆虫等生态作用，因此，对地表景观的形成、物种迁移、甚至对人类的生活均具有重要意义冰川：流速很慢，现代冰川形成的奇特景观具有较大的旅游开发价值，古代冰川的堆积物可形成土壤肥沃的农业生产区泥石流：大型的、对景观具有较大破坏性的物质流动过程，稳定后的流动地域还可形成新的泥石流景观滑坡：重力作用下发生的物质迁移过程，同泥石流一样对地表景观极具破坏性和改造性4.1.4迁移过程物质流火山熔岩流：火山喷发过程中的熔岩物质流动过程，对自然界有较大的破坏作用，同时，形成新的火山地貌景观极具旅游、农业开发价值凋落物流：凋落物作为森林植被尤其是落叶林的重要养分来源，其在景观内不同斑块的流动及再分配过程直接影响景观的异质性4.1.4迁移过程能量流能量在景观内的流动，均是以借助于某种载体如风、水流、冰川、泥石流、火山熔岩等各种媒介物的流动过程来实现的因此，景观间运移的媒介物总是表现出巨大的能量，且在其运移过程中以做功或以热的形式逐渐散失、减弱，直至最后完全消失如能量巨大的台风、水流蕴藏的发电能、洪水、火的传播等4.1.4迁移过程生物流动物在景观内的运动形式：巢域内的运动：动物在其取食和进行日常活动的巢穴周围一定范围区域内的活动疏散运动：是指某种动物个体向远距其出生地的新的巢域的单向运动迁徙运动：动物在不同季节、不同地区间进行的周期性往返运动，分水平迁徙和垂直迁徙两种类型4.1.4迁移过程生物流动物在景观间的运动形式：连续运动：动物在景观内的运动无论是加速还是缓速，但一直保持持续进行的活动间歇运动：动物在运动到目的地以前，其在景观间的运动总要停留一次或几次的过程，间歇运动较持续运动对景观的影响要大4.1.4迁移过程生物流植物在景观内的迁移：植物靠其繁殖体（如种子、果实、孢子等）通过风、水流、动物等媒介物的作用发生移动、在新的生境进行再繁殖的过程人类对植物迁移的影响越来越大：种植作物（粮食作物、经济作物）的传播植物迁移过程的类型：风播型（如蒲公英）、水播型（如藻类等水生植物）、动物传播型（如具有浆果或果肉类植物）、重力传播型（如银杏、栗等坚果植物）、弹力传播型（如凤仙花）4.1.4迁移过程生物流大范围植物群落在景观内的基本迁移形式：由于环境周期性的变化所导致的植物群落分布边界的变动过程长期的环境变化所导致的植物种类趋向灭绝、适应或迁移的过程植物迁移至新的、适宜生存的生境后，当缺乏相应的限制因子时而导致的该植物物种的广泛、迅速传播的过程，即生物入侵4.1景观生态过程4.1.1破碎化过程4.1.2连通过程4.1.3地球化学过程4.1.4迁移过程4.1.5土地废弃过程4.1.6人文与文化过程4.1.5土地废弃过程与景观的破碎化过程相类似，现代土地的废弃过程正在或者已经改变了地球表面的大部分景观土地废弃过程的对景观的影响：人类文化多样性的消失或下降许多动物和植物物种的减少或灭绝镶嵌体颗粒由粗变细旷地减少，而向灌木林地转化林地斑块的连接性增长人类活动区域与自然区域之间交错带内物种下降或消失人类认知的土地镶嵌体背景值的下降4.1景观生态过程4.1.1破碎化过程4.1.2连通过程4.1.3地球化学过程4.1.4迁移过程4.1.5土地废弃过程4.1.6人文与文化过程4.1.6人文与文化过程景观包括自然景观与人文景观。自然景观是人类出现以前，自然演化形成的；人文景观是在人类发展历史过程中，将人类的精神、价值和美学观念叠加在自然景观上的结果不论是半自然的乡村景观，还是全人为的城市景观，都具有不同的文化背景，并充分反映了一定历史时期人类文明所创造的文化特色、精神伦理和美学价值4.1.6人文与文化过程人类活动和人类文明的发展，一方面对自然景观产生了巨大的破坏作用，另一方面，人类活动对自然景观进行有目的的改造和修饰，将自然景观改造成为有利于人类生存的格局由于人类活动影响的广泛性和深刻性，人类活动在景观演化过程中的主导地位日益突出，并能够通过控制景观演化的方向和速率来实现景观的定向演变和发展4.1.6人文与文化过程根据人类对自然景观