景观动态变化word版

第三章景观动态变化教学目的：通过本章的学习，掌握景观稳定性的概念和影响景观稳定性的要素，景观变化的驱动因子；掌握景观变化对生态环境的影响。

了解景观变化的动态模拟。

重点难点：教学重点景观稳定性的概念及相关问题；景观变化的驱动因子；景观变化的生态环境影响。

难点景观变化的动态模拟。

从远古时期亚马逊河流域大片森林的焚烧到现代社会一座座高楼拔地而起，从迅猛的洪水顷刻间淹没了农田到落荒地逐渐演变成与当地气候相适应的顶极群落，从大面积草原荒漠化到濒危物种的消亡，我们周围的景观无时无刻不在发生着变化。

景观变化的结果不仅改变了人类的自然环境，而且影响着人类的社会制度、经济制度甚至文化思想。

谈到景观的变化，首先涉及到同景观变化相对应的一个概念——景观稳定性。

第一节景观稳定性景观无时无刻不在发生变化，绝对的稳定性是不存在的，景观稳定性只是相对于一定时段和空间的稳定性；景观有是由不同组分组成的，这些组分稳定性的不同影响着景观整体的稳定性；景观要素的空间组合也影响着景观的稳定性，不同的空间配置影响着景观功能的发挥，人们总试图寻找一种最优的景观格局，从中获益最大并保证景观的稳定与发展；事实上人类本身就是景观的一个有机组成部分，而且是景观组分中最复杂，又最具活力的部分，同时，稳定性的最大威胁恰恰来自于人类活动的干扰，因而人类同自然的有机结合是保证景观稳定性的决定因素。

一、景观稳定性的概念1、景观参数的变化曲线•若不考虑时间尺度，景观参数随时间变化曲线的特点可以由3个独立参数来描述：✓变化的总趋势（上升、下降和水平趋势）；✓围绕总趋势的相对波动幅度（大范围和小范围）；✓波动的韵律（规则和不规则）。

景观变化的12条变化曲线（a）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在1000年内预测的生物量变化（b）英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化（c）夏威夷冒纳罗亚山上空22年间大气中CO2含量的变化2、.对景观稳定性的理解可从以下两方面：1）从景观变化的趋势认识：持久性：表示系统或某些成分的生存时间。

恒定性或变异性：表示系统某些特征的波动频率和幅度。

2）从景观对干扰的反应来认识：恢复性或弹性：表示系统发生变化后恢复到原来状态的能力。

（恢复性可用系统回到原状态所需的时间来度量。

）抗性阻力：表示系统抵抗外界变化的能力。

在景观生态学中所研究的稳定性多是指有生命的景观类型的稳定，即生物稳定。

生物稳定性是一种亚稳定性，即系统处于动态平衡状态（围绕中心位置上下波动）。

它可以是在很长时间内都围绕一个中心位置；也可以是在一段时间内处于一种平衡状态，围绕一个中心位置波动，而在另一段时间内又进入另一种平衡状态，围绕另一个中心位置波动。

3、非稳定性如果系统由于某种原因（如受到干扰），改变原来围绕中心位置上下波动的状态，出现一条新的轨迹线，那么该系统就表现出非稳定性。

非稳定性可能以两种类型存在：(1) 系统发生变化后，达到新的可预测波动状态，形成一种新的亚稳定平衡。

(2) 在统计学意义上没有新的可预测波动状态出现。

非稳定性既可以是暂时的，也可以是长期的。

二、景观要素的稳定性景观是由不同的景观要素组成的，景观整体的稳定性是由其组成各要素的稳定性所决定的，景观各要素的稳定性千差万别，为此在对景观稳定性做总体评价时，应考虑到各要素在景观稳定性中的作用及其相互联系。

景观是由气候、地貌、岩石和土壤、植被、水文五大要素组成。

景观的动态也是其中各要素的变化，但各要素的变化显然是不一致的。

1、气候气候具有两种变化：周期性变化：如地球围绕太阳公转形成的春夏秋冬、地球自转产生的白天黑夜。

多用均值来表示其变化。

异常变化：如第四纪冰川，其形成原因尚有较大的争论。

2、地貌通常大面积的高山、平原地貌的变化时间相当长，需地质年代来计算。

通常在研究景观的动态时认为地貌要素是稳定的。

3、岩石和土壤除在岩石大面积出露的戈壁、侵蚀剧烈的黄土高原等类似地区研究景观稳定性时，需要慎重考虑岩石和土壤要素外，对其它多数地区来说，岩石和土壤属稳定的景观要素，通常很少考虑。

4、植被在景观稳定性中起主要作用。

具有周期性和异常变化两种情况。

对多数景观来说，植被的稳定性实际上代表了景观的稳定性。

一般地说，在实际评价景观稳定性时，主要考虑的是植被要素的变化。

5、水文水既是景观中较为活跃的组成要素，又是对景观的变化最具影响力的干扰因素。

水的稳定性最差，其变化又很难预测。

景观整体的稳定性是由其组成各要素的稳定性综合作用所决定的。

在对景观稳定性做总体评价时，应考虑到各要素在景观稳定性中各自的不同作用，以及由各要素的空间组合所决定的不同作用之间的相互联系。

三、景观稳定性的尺度问题我们以上所谈到的景观稳定性，实际上都没有考虑景观稳定性的尺度问题，或者下意识地根据自己假定的一个尺度来评判景观是否稳定。

景观稳定性的尺度问题包括景观稳定性的时间尺度问题和景观稳定性的空间尺度。

景观的稳定性取决于观察景观时所选择的时空尺度。

1、景观稳定性的时间尺度景观稳定性是一个相对的概念，任何景观都是连续变化的瞬息状态，这些状态可以看作是时间的函数，我们评价景观是否稳定首先根据自己假定的一个时间尺度。

评价景观是否稳定时首先根据自己假定的一个时间尺度，或者是一个变化速率。

景观稳定性的时间尺度以人一生的生命周期为好。

2、景观稳定性的空间尺度指景观的异质稳定性，即在景观尺度上，稳定性实际上是许多复杂结构在立地水平上不断变化和大尺度上相对静止的统一。

大尺度上景观结构和要素组成的变化需要很长的时间才发生，而小尺度上景观的变化在短期就可以发生。

四、干扰与景观稳定性景观稳定性可以看作干扰条件下景观的不同反应稳定性是系统两种特征——恢复性和抗性的产物。

一般地说，景观的抗性越强，景观越稳定；景观的恢复性越强，景观越稳定。

更一般地说，如果干扰在系统中只能引起较小的总体变化，则该系统的特性是稳定的。

在稳定性研究中，最好用不同的稳定性组分来量度和表示抗性和恢复性。

•景观对干扰的抵抗能力被限定在一定的阈值之内，超过该阈值，外界干扰造成的危害是相同的。

•一般地说，终级景观的抗干扰能力比初始景观强；而受到干扰之后，初始景观的恢复能力又比终级景观强。

•为什么将景观对干扰的反应看作是景观稳定性的一个有价值的量度？稳定性的确定必须包括环境发生很大变化期间的观察结果。

景观可以看做是干扰的产物•干扰强度影响景观稳定性。

•干扰的强度和频率常常相互作用来影响景观稳定性。

（1）若干扰的强度很低，而且干扰是规则的：景观能够建立起与干扰相适应的机制，从而保持景观的稳定性。

（2）若干扰比较严重，但干扰经常发生，并且可以预测：景观也可以发展起适应干扰的机制来维持稳定性。

若干扰不规则，而且发生的频率很低，则景观的稳定性最差。

理论上讲，在干扰经常发生，而且没有一定干扰规律下形成的景观，其稳定性最高。

第二节景观变化的驱动因子景观变化的驱动因子可以分为两类：一类自然驱动因子，一类是人为驱动因子。

一、自然驱动因子指在景观发育过程中，对景观形成起作用的自然因素。

比如地壳运动、流水和风力侵蚀、重力和冰川作用等，他们形成景观中的不同地貌类型。

较大的时空尺度上作用于景观，它可以引起大面积的景观发生变化。

1、地貌的形成•地壳构造运动：造成地表形态的不断变化•风和流水作用：风成地貌，流水地貌。

风和流水是塑造地貌最重要的外动力。

•重力和冰川作用：冰川的侵蚀和搬运，形成冰蚀地貌、冰积地貌等。

2、气候的影响气候对景观的发育具有至关重要的作用。

在气候的影响下，古老的岩石发生了巨大的变化。

比如石灰岩在冻融气候条件下，极易破碎与溶解；在潮湿气候下，可形成喀斯特地形；在炎热干旱气候下，以坚硬的山脊形式保存下来。

沿赤道向两极，在不同气候的影响下形成各种不同类型的景观：赤道景观：赤道地区终年高温，降雨充沛。

在高温高湿的影响下，化学反应速度快，土壤底部的基岩变化强烈，整个景观主要有森林基质组成。

只有大量的支配和河流两者之间的对比较为明显。

热带景观：气温依然较高，但降雨明显减少，空气较为干燥，大片大片的森林已有明显的破碎迹象，无林带多被热带稀树草原或暂时性的耕地所代替。

荒漠景观：荒漠地区降水少，温带景观：降雨集中在夏季，寒冷地区景观同一气候带会存在异质性景观，主要原因：•干扰•趋同作用速率因基岩和地貌结构不同而变化较大。

•气候和地貌本身的变化可能要比生态系统的变化快得多。

在同一景观中，可能有许多生态系统，它们代表长期趋同作用过程中的不同阶段。

3、生命的定居植物的进化过程：海洋—陆地—类似苔藓、地衣或藻类等绿色植物—维管束植物—维管束植物发育十分完全—大面积森林—以裸子植物占优势的森林—有花的被子植物——被子植物占据统治地位；植物群落的演替不断地改变着景观的外貌动物的定居：动物定居的结果在景观中形成一个重要的反馈环。

4、土壤的发育对生态学来说，土壤最重要的方面在于它再一次强调了气候在定向系统中所起的基本作用。

土壤的发育也是景观变化的一个重要动力。

气候是决定植被的主要因素，植被可以改变土壤，而土壤又可以改变植被。

在许多生态系统中，反馈环呈正向的或自加速的过程，即土壤的变化有利于植被的发育，植被变化的结果加快土壤发育。

5、自然干扰人类对地球的影响程度已相当严重，地球上几乎找不到完全没有受人类干扰的地方。

•火烧：一直被认为是最重要的自然干扰。

火烧最直接的结果是改变了景观斑块的分布格局。

•洪水：洪水泛滥造成大面积土地被淹。

然而，定期洪泛可看作是系统内正常变化的组成部分。

•飓风、龙卷风：常常导致大面积景观发生变化。

•害虫的爆发：一种严重的自然干扰，可将农田变成一片片裸地。

二、人为驱动因子包括人口、技术、政治经济体制、政策和文化等因子，对景观的影响十分重要。

在人为因子的影响下，景观的变化主要表现为土地利用/土地覆被的变化。

1、人口因素•人口与景观作用的方式§ 人口增加导致耕地等农业景观的增加，同时使林业等其它资源流失。

§ 人口增加导致生产的密集化。

§ 人口增长可以对区域甚至全球产生影响。

§ 人口增长意味着对粮食的需求增大。

人口与环境压力的定量关系I = P A TI：对环境的压力 P：人口 A：人均消费 T：科学技术Ehrilich计算在美国出生一个小孩，对地球生态系统的影响是意大利的3倍，巴西的13倍，印度的35倍，孟加拉国的140倍，是卢旺达、海地、尼泊尔的280倍。

2、技术因素•科学技术与土地利用变化的关系§ 科技进步导致了农业用地的巨大变化，提高土地生产力。

§ 科技进步带来了运输革命。

§ 新的运输技术缩短了土地之间的距离。

人类对景观的影响历程：从人类活动的历史演变过程可见，人类对景观的影响越来越大，这主要是由于科学技术的不断进步。