第五章 景观的动态变化

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本文内容
重点和难点:引起景观变化,包括土地利用
和土地覆被变化的社会驱动因子;景观变化 对大气、土壤、水等各种生态过程的影响以 及不合理的景观变化所带来的生态环境问题 ;模拟景观变化的方法、步骤及模型。
一、景观稳定性
辩证法的思想:运动是绝对的,静止是 相对的。相对应:景观是时时刻刻在 变化的,稳定性是相对于一定时间和 空间上的稳定性。
(一)景观变化动态
景观变化的动态模拟是通过建立模型来实现





的,模型的建立需要了解景观变化的机制和 过程.一般来说,至少需要考虑以下几点: 1.景观的初始状态 2.景观变化的方向 3.景观的变化率 4.景观变化的可预测性 5.景观变化的可能性及程度
图 6-11 洪水扩展八十分钟后状态 Fig. 6-11 The State After Ninety Minutes’ Spread
四 景观变化的动态模拟
(一)景观变化动态 (二)景观变化模拟的步骤 (三)景观变化动态模型
(四)几个景观动态模拟的实例研究
(五)景观动态模拟的发展趋势
(一)景观变化动态
景观变化动态是指景观变化的过去、现状和
未来趋势。它需要回答景观是怎样变化的, 为什么这样变化以及变化的结果。 根据关注景观文化的侧重点不同,景观变化 动态可分为两种: 景观空间变化动态; 景观过程变化动态。
弹 性(resilience) 生态系统缓冲干扰并保持在一定阈界之内的能力。 恢复性(elasticity) 与弹性同义 抗 性(resistance)
描述系统在外界干扰后产生变化的大小,即衡量其对干 扰的敏感性。
变异性(variability) 描述系统在给予搅动后种群密度随时间变化的大小。 变 幅(amplitude) 生态系统可被改变并能迅速恢复原来状态的程度。
景观生态学内容结构图
第五章 景观动态变化
复习提问
景观稳定性
景观变化的驱动因子 景观变化的生态环境影响 思考题
复习提问
简述:1、怎样认识景观连接度
与生物多样性、景观设计和规 划的关系。 2、景观结构与水分和养分运动 的关系,考虑这种关系用动态 模型进行定量的分析。
重点和难点
文化因素
土壤发育
自然干扰(回顾教材
对土地利用的直接影响 对土地利用的间接影响
P74)

40亿年前地球上没有生命(图),景观仅仅是火山爆发震 动形成的大量岩块和隆起的山脉。这时景观的差异仅在于地形的 变化。有3个主要过程可产生地表自然地貌特征:一是地壳构造 运动,即地壳在地球内营力作用下,本身的物质和能量不断发生 循环和转化,造成其表面形态不断发牛变化。大的构造地貌单元 有大陆块、大洋盆及大的山脉、平原、高原和盆地等,小的构造 地貌单元可形成单面山、向斜谷、断层崖、火山等。第二个主要 过程是风和流水作用。由风对地表作用而形成的地貌叫做风成地 貌,由流水作用形成的地貌为流水地貌。风和流水是塑造地貌最 重要的外动力,它们除了对地表具有侵蚀的能力。还有搬运和沉 积物质的能力.在风和流水的不断作用下,常常使陡峭的山脉变 得平缓,形成更加圆滑的地形和平坦的地势。第三个过程是重力 和冰川作用。前者是指坡面上的岩层、岩体、岩屑或土体在重力 的作用下,并有一定水分的参与,发生不同形式的位移而产生的 独持地貌,它常常改变局部景观特征。冰川运动是改造地球表面 形态的巨大动力,由于冰川的侵蚀和搬运,可以形成冰蚀地貌、 冰渍地貌和冰积地貌等。
(二)景观要素的稳定性
景观是由不同的景观要素组成的,景 现整体的稳定件是由组成其各要素的稳定 性所决定的,景观各要素的稳定件千差万 别,为此在对景观稳定件做总体评价时, 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5大要素构成的,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(P114)。
物理系统中不同时刻分子的相应空间分布(作为气体的热力学概率)可 由宏观状态和微观的比率来表达。公式如下:
(四)景观稳定性的定量探讨
物种均匀分布时,没有结构的形成,系统的 熵值最高;物种各自聚集,形成斑块结构,景 观熵值最低,应取负值计算景观熵值:其式如 下:
(四)景观稳定性的定量探讨
我们假设景观包含有16种物种,将景观分成不同的斑块(图 5—2),抽象化为几种特殊的类型。用上述公式来计算景观的熵 值。 图(a)代表16种植物均匀地混杂分布,仅有一个斑块,没 有形成任何结构,景观熵值为:
景观生态学
主讲:王紫生
山东建筑大学管理学院
教学用书及参考书:
1.傅伯杰等.景观生态学原理及应用.科学出版
社,2001.7
2.《土地生态学》吴次芳 主编 中国大地出版
社 3.《土地生态利用理论研究与案例分析》 梁 留科 主编 科学出版社 4. 《景观生态学》 余新晓主编 高等教育出版 社
该结构景观熵值最高,稳定性最好. 图(b)代表16种物种分别聚集于两个斑块,每块8种。形成 了简单的结构,景观的熵值为:
图(c): 图(d): P117(结论)
二、景观变化的驱动因子
(一)自然驱动因子 (二)人为驱动因子
地貌形成 气候变化 生命定居
人口因素
技术因素
政经体制及决策因素
景观变化与景观稳定性:
景观变化与景观稳定性:

图5-1中景观参数是指景观生产力、总生 物量、斑块的形状、面积、廊道的宽度、基 质孔隙度、生物多样性、网络发育、营养元 素含量、演替速率和景观要素间的流等景观 的重要特征值。
干扰与景观稳定性:
景观稳定性是系统的恢复和抗性两特征的 产物,一般来说,景观的抗性越强,则景观就 越稳定;景观的恢复性越强,景观也越稳定。 景观稳定性也可看作是干扰的产物。景观 之所以稳定,是因为建立了与干扰相适应的机 制。不同的干扰频度和规律下形成的景观稳定 性不同。
(四)景观变化带来的生态环境问题
大气质量下降(世界酸雨区)
土壤侵蚀和土地沙化 湿地减少
水资源短缺
非点源污染(P132)
温室气体 工业化前的浓 度(μ l/L) 1990年的浓度 (μ l/L) 年均增加(%)
CO2 280
CH4 0.8
N2O 0.288
CFC(氟氯化碳)
同景观变化相联系的政经体制
国际体制 国际贸易体系
(例子、定义、意义) 干预途径
国际财政体系
官方发展机构
国 家
市 场
非官方组织
影响因子
市场扩展
人口变化
技术革新
财 产
管理实体
个人
当地
区域
国家
景观(土地)
变化结果
调 整
破 碎

改 变
三、景观变化的生态环境影响
(一)景观变化对区域气候的影响
影响土地表面性质 改变地表的反射率 影响温室气体和痕量气体的排放
卫星拍到的我国的地图,震惊!!!
卫星拍到的我国的地图,震惊!!!
这是两张让我感到震惊和沉痛的图 片,是太空卫星拍摄的并加以分析的图片, 图片给我的印象就是:沙漠化的中国!从 图片上我们可以清晰看到我国大部分土地 没有被绿色植被所覆盖,而是以赤裸裸的 黄色直接面向宇宙,多年的干旱和毫无节 制的滥砍滥伐使我们的绿色极度匮乏!
(三)景观稳定性的尺度问题
回顾尺度的概念(P22) 景观稳定性的时间尺度:景观稳定性的时 间尺度是指人们衡量景观变化时假定的一个变 化速率。
景观稳定性的空间尺度:景观稳定性的 空间尺度主要是指景观的异质稳定性 (metastability)。
尺度及其相关概念
尺度(Scale):在研究某一对象或现象时所 采用的空间或时间单位,或指某一现象或过程 在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率, 包括空间尺度和时间尺度。常用粒度(Grain) 和幅度(Extent)来表达。 从生态学的角度来说,尺度是指所研究的生 态系统的面积大小(即空间尺度),或者指所研究 的生态系统动态的时间间隔(即时间尺度)。
景观变化与景观稳定性
Forman和Godron(1990)在本书中将景观随 时间的变化总结为12条曲线(图5-1)。如果不考虑 时间尺度,景观随时间变化的趋势可以由3个独立 参数来描述:①变化的总趋势(上升、下降和水平 趋势);②围绕总趋势的相对波动幅度(大范围和小 范围);③波动的韵律(规则和不规则)。 从全球来讲,如果景观参数的长期变化呈水平 状态,并且其水平线上下波动幅度和周期性具有统 计特征,那我们就可以说景观是稳定的。可见,只 有呈水平趋势、小范围(或较大范围)但有规则波动 的变化曲线是稳定的(图5-1中所示的LT-SRO和 LT-LRO曲线)。
(一)景观稳定性的概念
稳定性概念 解 释 生态系统的物种数量、群落的生活型或环境的物理特征 恒定性(constancy) 等参数不发生变化。这是一种绝对稳定的概念,几乎不 存在。 持久性 (persistence) 惯 性(inertia) 生态系统在一定边界范围内保持恒定或维持某一特定状 态的历时长度。这是相对稳定的概念,且随研究对象不 同而不同。 生态系统在风、火、病虫害以及食草动物数量剧增等扰 动因子出现时保持恒定或持久的能力。
(五)运用模型研究景观变化带来的生
态环境问题

现阶段对景观带来的环境问题大多是定性的 描述,很难有统一的模型对这种问题的景观影响 因素进行定量的分析和比较,所以模型的研究将 是我们进一步研究的方向。比如检验各种土地管
理方式及其与气候变化的关系(P128)、模拟
水流和水体中的非点源污染物的变化模型 (P132)。
笔者ห้องสมุดไป่ตู้据式3-8和式3-10得下列流水流经邻近
各个栅格流速 和所需的流经时间 的数学公式 : a(tan ) L (3-13) kn [(tan ) L ]
f (e) i i 8 f (e) j 1 j j

i
kn l [(tanj )f (e) Lj ]
(四)景观稳定性的定量探讨
熵理论作为自然现象不可逆与无序的量度。可以 很好地解释景观的稳定性。自然景观之所以发生变化, 由初始景观发育成终极景观,本质上取决于熵的累积, 即熵的升高过程。 草地景观→灌木草地景观→最后转化为乔—灌— 草组合的景观类型:物种↑,斑块(由大变小,最后转化成 混杂均匀分布),有序→无序. 人工建筑景观、农业景观、白然景观:有序→无序, 熵值从低到高.保持城市和农田的结构,不得不向城市 和农田输入大量负墒。
353
0.5
1.72
0.9
0.31
0.25
0.0002-0.0003
4
滞留时间(a) 吸收辐射能力 (相对于CO2)
对全球温暖化 的贡献率(%)
100
1
10
32
150
150
65-130
10000
60
15-30
5
12
主要温室气体的变化特点
酸雨腐蚀后的森林
环境污染之一——酸雨(图片) 淮河上游被化工厂排出物污染; 早春时节的酸雨酸雪污染了河川,造 成一场致命的“酸流”,令溪鳟纷纷 死于鳃部伤害; 工业污染导致水养鱼类的大量死亡
(一)景观变化动态
景观空间变化动态是指景观中:①斑块数量
; ②斑块大小; ③廊道的数量和类型;④影 响扩散的障碍类型和数量; ⑤景观要素的配 置等变化的情况。景观过程变化动态是指在 外界干扰下,景观中物种的扩散、能量的流 动和物质的运移等变化情况。它一般要涉及 到:①系统的输人流; ②流的传输率和系统 的吸收率;③系统的输出流;④能量的分配 等(图5-4下一页)。。
(二)景观变化对土壤的影响
影响土壤中的有关生态过程(P128)
影响土壤养分的流动(P128-129)
(三)景观变化对水环境的影响
对水量的影响 对水质的影响

大气痕量气体 英文名称:atmospheric trace gases 说明:大气中浓度低于10-6的粒种。指总数 为106个分子中只有一个待研究分子,如大 气中的CO、N2O、SO2、O3、NO、NO2、 CH4、NH3、H2S、卤化物、有机化物等等 都属于痕量气体。它们中有一些是天然排放 的,但由于人类活动大量排放各种痕量粒种, 这些痕量粒种受到各种物理的、化学的、生 物的、地球过程的作用并参与生物地球化学 的循环,对全球大气环境及生态引起重大的 影响,例如光化学烟雾、酸雨、温室效应、 臭氧层破坏等无不与痕量气体有关。
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