律。为此,科学有效的尺度选择和尺度转换方法不可或缺。常见的尺度转换方法有图示法、回归分析、变异函数、自相关分析、谱分析、分形和小波变换,同时遥感和地理信息系统技术在尺度研究中也发挥着重要作用。 尺度选择讨论
尺度选择关系到尺度研究中的试验设计和信息收集,是研究的起点和基础。尺度选择的不同,可能会导致对生态学格局和过程及其相互作用规律不同程度的把握,最终会影响到研究成果的科学性和实用性。因此,生态学家一向重视尺度选择。
理论上讲,应该选取能够将生物、非生物和人类过程关联起来的最佳尺度,但是尺度选择却经常按照感知能力或技术的、逻辑的限制来完成。在研究景观格局时,尺度的选择对于减少误差是非常重要的。因此,O' Neill等人认为粒度应该比研究的空间范围小2~5倍,而在应用优势度(Dominance)、形状Shape)、聚集度(Contagion)等景观结构指标时为避免偏差,取样面积必须比斑块大2~5倍。
实际上,尺度的选择受到一系列因素的影响和制约。首先是研究项目的状况,例如项目的规模、资助强度、目标、任务和时限等;其次是研究对象的性质和复杂程度。在充分考虑这些因素的情况下,尺度选择应该具有层次性,即至少要包括核心尺度,小尺度组分和大尺度背景三个层次。这样有助于全面把握研究对象的特征与规律。
景观变化:由于在自然和人类的干扰下,组成景观的各个要素,在一定的时间和空间尺度内发生变化,从而引起景观的空间结构和功能发生改变。
森林是地球上功能最完善、生物生产量最大的陆地生态系统,也是维持生态平衡的主要力量,全球变化将导致森林景观大面积消失,森林的各种生态服务功能大大降低。只要森林景观发生变化,就会改变它的源汇功能,从而引起大气中二氧化碳浓度发生改变,导致全球气候变化。森林景观遭到破坏,转变为永久性的农业景观、草地景观、种植园景观和休闲地景观等;此外,人们通过植树造林或森林再恢复和重建森林景观。森林景观的这种变化极大地改变了其景观内部的碳储量和碳循环模式,导致释放或吸收CO2,从而改变大气中CO2浓度,引起全球气候发生变化。
首先,森林景观的破坏将导致森林植被中的碳直接释放。其次森林景观的破坏加快了土壤有机碳的分解速率,同时使土壤碳库失去了补充,引起土壤碳库的大量损失。第三,森林景观的破坏,可能引起洪水的泛滥,导致湿地景观面积的增加,从而增加甲烷的排放源。第四,森林景观的破坏还有可能改变全球水循环以及地表发射率等,从而引起气候变化。
森林景观的重建可以减缓大气中CO2浓度的增加。此外,森林对水循环及地
表反射率的改变,也可以影响到局地乃至全球气候。
3S技术在景观生态中的应用
3S 技术在很大程度上改变了生态学家开展研究的方式,同时也逐渐成为景观生态学的特征之一[8],并在景观数据获取、景观格局分析、景观生态监测、景观生态规划等研究中起着重要的作用。 1 景观数据获取
RS、GPS的获取大量空间数据的功能以及GIS的采集、存储与管理空间数据功能,使得越来越多的生态学家将3S技术作为景观生态学研究中基础数据获得的重要手段。与传统生态学数据采集方法相比较,RS 技术增大了观测范围,缩短了观测周期,成为生态学家获取大尺度、多时段景观数据的主要手段;GPS 可以获取实时准确的三维数据;GIS 具有采集、存贮管理空间数据功能。DEM 数据、各种地图以及GPS 和RS 获取的数据都能够成为GIS 数据源进行管理、分析和辅助决策的依据。目前,很多生态学者利用3S 技术来获取景观数据。3S技术的发展为景观生态学的研究提供了大量的基础资料。
2 景观格局分析 目前,对景观结构和空间格局的研究大都采用3S 技术,应用RS 技术和GPS 技术采集景观原始数据,再利用GIS 的栅格化数据或矢量化数据表达景观数据,在此基础上,用GIS 与景观研究方法(景观指数分析法和空间分析方法)进行分析,最后对分析结果进行解释与分析。 3 景观生态监测
景观生态监测是对人类活动影响下的自然环境变化的监测,并查明人类活动队自然环境的影响,了解区域生态环境的变化过程和趋势,探询其驱动力机制,进而对其未来可能变化进行模拟和预测。随着3S技术的发展,为景观检测获得大量实时的数据资料提供了技术支撑。 4 景观空间模拟
在景观生态学研究中,景观变量的空间分布、一致性或邻近度等可以作为输入参数通过GIS 进入空间预测模型;反过来,预测模型的结果也可由独立的数据检验或重新输入地理信息系统进行空间分析、显示或查询。 5 景观生态规划
景观生态规划常常是为了某一特定的目的,对区域的土地利用方式进行一次合理的调整。然而同一土地类型往往具有多重景观功能,如何进行合理的景观布局,使得整个景观的生态功能达到最强,常常是景观生态学中遇到的难题。目前,已有许多学者将景观生态学结合3S 技术应用到景观生态规划中。 53.什么是缀块-廊道-基底模式?如何区分这三类景观结构单元? 答:景观生态学家认为,景观由三种结构单元组成,即缀块、廊道、基底,并由此发展出一系列的理论和方法,这种观点被称之为缀块-廊道-基底模式。缀块泛指与周围环境在外貌或性质上不同,但又具有一定内部均质性的空间部分。廊道是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构。基底是指景观中分布最广、连结性也最大的背景结构。必须指出的是,缀块、廊道、基底的区分往往是相对的。
54.什么是景观的结构、功能和动态?它们之间的关系是什么?
答:景观的结构、功能和动态是景观生态学的研究对象和内容,景观结构是指景观组成单元的类型,多样性及其空间关系;景观功能是指景观结构与生态迷过程的相互作用或景观结构单元之间的相互作用;景观动态是指景观结构和景观功能随时间推移发生变化。
它们之间的关系是相辅相成的,结构一定程度上决定功能,结构的形成和发展又受到功能的影响,结构与功能是动态发展的基础。 55.什么是景观连接度?它对景观功能的重要意义是什么?
答:是指景观空间结构单元相互之间连续性的量度,它包括结构连接度和功能连接度。景观功能是通过景观结构之间的相互联系得以表达,而景观连接度是反映景观结构联系的指标,因此,景观连接度是景观功能体系的重要内容。 56.什么是中性模型?
答:是指不包含地形变化、空间聚集性、干扰历史和其他生态学过程及其影响的模型。
华东师范大学——景观生态学2000~2001年博士研究生入学考试试题 景观生态学(2000年)(五选四)
2、试述景观生态规划与设计的基本原则和组要方法;
3、 比较美国景观生态学派与西欧景观生态学派的工作特点; 4、 分析景观生态网络体系的基本特征及成因
5、 请设计一个用于景观空间结构的指标体系,并说明其研究方法。 景观生态学(2001年)(五选四)
1、 什么是缀块-廊道-基底模式?如何区分这三类景观结构单元? 2、 什么是景观的结构、功能和动态?它们之间的关系是什么? 3、 什么是景观连接度?它对景观功能的重要意义是什么? 4、 为什么要研究景观格局?研究景观格局的主要方法有哪些? 5、 景观生态学与自然保护和土地规划及设计有何关系?举例说明如何利用景观生态原理和方法促进生物多样性保护和自然资源管理。 2004年景观生态学试题 一.名词解释(英汉互译)
1.集合种群 2中性模型 3.尺度 4.Shifting mosaic steady state 5 Fractal 6.Fragstats 二.简答题
1.请举例说明景观结构与功能的关系。 2.请说明景观异质性与干扰的关系。
3.请写出半方差计算公式,并画出典型半方差图,并对有关变量进行解释说明。 4.从下面四位人物中任选两位说明他们对景观生态学的主要贡献。 O’Neill M.G.Turner Levins 三.论述题
结合自己的研究领域并说明该领域的有关尺度问题,目前尺度上推的研究有哪些进展。