景观生态学的研究内容

景观生态学是研究景观与生态相互作用以及景观单元的组成和空间布局的综合性学科。它既包括“横向关系”,也包括“纵向关系”,即空间单元之间的关系。也可以说景观生态学的研究内容包括:景观的功能、结构、层次及其变化,景观的规划、建设、监督和预警等。

(一)景观结构、功能和景观变化

景观结构是指景观组成要素及其影响因素的类型、多样性、数量组成、空间和层次关系,包括斑块、廊道和基质,以及要素的类型、数量组成、空间构型、多样性、破碎化、连接性和优势度。景观功能是指景观通过其生态过程能为自身内部及其他相关生命系统的生存和发展提供的支撑作用。景观变化又称景观动态,是研究景观在不同驱动因素作用下随时间的变化过程、特征和规律,包括景观变化标准、稳定性及其测度、驱动力和空间格局。

(2)景观生态规划

景观生态规划是通过对景观特征的分析和判断评价,提出景观的最佳利用方案。其目标是在时间和空间上协调景观的生态特征和内在活动,从而实现景观的合理利用、保护环境和发展生产,合理处理生产与生态、资源开发与保护、经济发展与环境质量、发展速度、规模、容量和环境承载力之间的辩证关系。

灾后土地复垦虽然改善了土地利用结构,提高了土地利用价值,但土地景观生态的规划不容忽视。被自然灾害破坏的区域景观往往严重支离破碎。陆地景观生态规划是运用景观生态学原理,结合灾区的景观生态系统,规划更接近当地自然环境的景观结构。在土地利用景观生态规划中,有一些典型的规划模式:

(1)浓度和分散相的结合方式。它是美国景观生态学家Forman(1986)根据生态空间理论提出的景观生态规划模式,是优化土地利用空间格局的主要理论依据,被认为是生态学中的最佳景观格局。该模式强调土地的集中利用,以保持大型自然植被斑块的完整性,充分发挥其生态功能;在设计和引导自然斑块的过程中,它们以小斑块或走廊的形式进入由人类活动控制的农业耕作或建筑区域。同时,在人类活动范围内,围绕廊道和自然植被斑块设计一些人工小斑块,如居民区、工农业小斑块等。

(2)生态网络模型。主要来源于Mac Arthur和Wilson(1967)的岛屿生物地理学理论及其在陆地上的应用。自然灾害的发生加剧了自然生境的破碎化,形成了许多大小不同、程度不同的自然生境斑块。随着自然栖息地的日益隔离和破碎,一些动物和植物种群已经灭绝。生态网络模式是通过生态网络将各种分离的生态系统连接起来,解决自然栖息地的破碎化和隔离化问题。生态网络模型由三部分组成:自然发展区、连接区和核心区。自然开发区旨在保护自然景观和自然资源。连接区维持和促进核心区之间和内部的物种迁移,而核心区位于具有高生态价值的保护区。

(3)“千层蛋糕”模式。是Mc Harg I.L.(1967)根据适宜性分析提出的。“千层饼”规划模式的主要路线是在研究影响因素和确定其主要功能的基础上,通过现场踏勘、查阅和分析文献,根据影响因素的特点(如地形、水文、气候、动植物条件、生活条件、交通条件等,).确定质量评价指标和权重值,然后依次对单因素进行制图叠加,利用地学信息系统进行对比分析,最终制定出适合当地农业景观的规划方案。其基本规划框架如图2-2所示。

图2-2“千层蛋糕”模式规划框架(据于等,2005)

(4)区域生态系统模型。英国著名生态学家A.G.Tansley在1935中提出了“生态系统”的概念。根据这一理论,奥德姆(1969)提出了区域生态系统规划模型。生态系统的主要表现是能量流动和物质循环,包括:①一定区域内生物的数量、种类和空间分布;②光照、温度、湿度和土壤对生物生长发育的影响;③水、空气、矿物质等非生命物质的含量和分布;(4)物质和能量在生态系统中循环流动的方式;⑤环境对生物的调节。土壤养分的调节、区域物种的改良和优化配置以及生物种群的空间分布是区域生态系统模型规划的重点。在不破坏当地文化特色和促进社会经济发展的前提下,通过适当改变区域内的种植方式和习惯,达到改良土壤的目的,使被破坏的生态系统得到恢复,区域生态环境实现可持续发展。

(3)景观生态保护与管理

景观生态学不仅要研究景观生态系统发生、发展和演替的规律性特征,而且要运用生态学原理和方法,探索合理利用、保护和管理景观的途径和措施。通过科学实验和建立数学模型,研究景观生态系统的优化组合、管理措施和约束条件。采用多级利用生态工程,有效提高植物光合作用的强度,最大限度地利用初级异养生物,最大限度地利用不同营养水平的生物产品的经济效益。建立文化景观和自然景观保护区,保护和管理资源环境,保护生态过程和生命支持系统,保护遗传多样性,保护现有生物物种,不断增强景观生态系统的功能。

(四)景观生态监测和预警

景观生态监测预警是在对景观生态进行分类和评价的基础上,监测人类活动干预和影响下生态环境的变化,预测景观生态系统的结构、功能和环境可能发生的变化。景观生态监测的任务主要是连续监测自然、生物圈和人工生态系统等组成部分的状况,确定这些组成部分的变化,找出人类活动在这些变化中的作用。景观生态监测是在具有代表性和典型性的景观生态系统中建立监测站,收集信息和数据,建立和完善生态数据库,动态监测生态系统和物种的变化趋势,为决策部门制定合理利用自然资源和保护生态环境的政策和措施提供有利的科学依据。