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前面两节课，我们介绍了景观中最显而易见的两个要素，那就是斑块和廊道。 现在我们马上要介绍的是第三个景观要素，基质。 “基质”的定义一般都是比较模糊的。比如，有研究人员将基质简单定义为“非栖息地”，或者描述为非栖息地斑块和廊道“嵌入”到景观的部分。我相信各位听到这个，肯定是不知所云的，对吧？这种采用非白即黑的解释方式，显然是很难捕捉到基质最本质属性的，其最本质属性应该是土地覆盖和功能的连续体。准确地说，基质这个景观组成部分，是一个原始的环境背景，然后由于人类的土地利用方式而发生变化，其覆盖类型可是纯自然的，也可能是人类主导的，或者半自然的，当然在其中嵌入了廊道和栖息地斑块。换句话说，基质可以是是城市、农田，或者是草地、森林等任何东西。基质有成为栖息地的潜力，也有成为动物移动屏障的能力。就像我们在介绍廊道连通性的时候一样，基质扮演的角色也是双重的，这取决于其组成，也取决于具体所考虑的物种。 大家可能认为，基质是非常好找的。的确，类似这两张图，左边的基质是草地，在这个基质上有森林斑块，右边的基质是森林，在上面开辟出了裸地斑块，这是一个干扰斑块。 但是，有时候要想清楚地识别出基质，也还是有些困难的，比如，这些图的景观构造中，基质是什么？其实并不是那么容易说清楚，对不对？即使我们给一个明确的定义，基质是景观中分布最广泛、连接性最高、在景观中起控制作用的景观要素，但仍然不是很容易判别。不信你好好找找看？ 那么，有人就给出了一些判别标准。首先是相对面积最大，也就是面积要超过其它类型面积的总和，就可基本断定它为基质。但如果两景观要素面积相当的时候，比如这张图，陆地与水面都差不多，这个时候就要借助于连通性来判定，连通性较高的类型为基质。但有时呢，相对面积的标准与连通性的标准是相互矛盾的，也就是说相对面积最大，并不一定连通性高，比如这张图，其中小道的连通性最高，绿地被分成了许多斑块。那么，我们就要考虑是哪个要素控制景观动态。也就是说，当前两个标准都相当时，需要理论模型或进行野外观测，判断哪个要素的控制程度最高，一般控制程度高的要素是处于可扩展状态的。不过，我要提醒大家的是，并不是所有的景观都必然存在基质。所以这幅图，你也可以认为是没有基质的。 但也可以认为，田埂、树篱就是基质，因为它们围绕了整个农田。 有了对斑块、廊道和基质的了解，我们就可以对景观结构进行整体分析。Forman当年在他的教科书中，就总结出了5种构型。这前面四种景观的空间格局，我们给大家看看图就很容易理解了。 比如许多新农村建设中的住房，有可能就是均匀格局；植被群落的生长，可能会形成聚集的斑块；沿着岸边修建的房子，可以看做是线状的；而梯田毫无疑问是平行的。这些都非常容易理解。那么，有关特定空间组合和连接格局，就不太容易描述了，也许有很多特异性，我们举一些例子来说。 比如，我们可以看到，人为管理的伐木区，有时候是间隔伐木的，或者是间隔种植的，这非常像棋盘，所以称为棋盘状结构，这是人为的。在自然条件下，放牧，牧羊可能会自然地分开，保持各自的食物资源，也可能交错出现类似棋盘的结构。 当然，只要你的语言能力足够好，词汇足够丰富，你还可以充分对各种景观构型进行命名。比如这里的这些，还有下面的这些。有人说，这好像类似于生物组织和细胞的显微结构，的确有几分相似性的。那我们就来尝试进行一下比较，你看看是不是很相似？
最后Forman将景观构型总结为斑块-廊道-基质模式，从而可普遍适用于各类景观，也就是我们在讨论景观要素的时候，主要讨论这三个方面。在这种模式中，景观是连续的，其中的任何一个单元总能分在某个景观要素中，所以，这一模式为比较和判别景观结构，分析结构与功能的关系，理解景观变化提供了一种通俗、简明和可操作性的方法。这样，当我们将景观当作一个整体来看待的时候，就会找到一些新的描述方法，并据此来对景观进行量化。
比如，两个廊道的连接处，或者一个廊道与斑块的连接处，就会形成一个节点，这个节点提供了许多相连生态系统的物种源，如果物种在某个斑块中消失时，这种节点将有利于物种重新迁入。比如，在河流转弯的凹面，常常会出现一片泛滥平原，这就是一个节点，土壤会更加肥沃，物种会变得非常丰富；还有，两条道路交叉的地方，就会有不同廊道的植被重叠在一起，也会出现物种数量突然增多的现象。
如果我们注意看这幅图，会发现有两个明显区分的地块，其中一个地块有很强烈的对比，我们称之为景观对比度高，而大部分地块看不出明显的差别，称为景观对比度低。这个对比度，可以说成是相邻地区的差异程度或者过渡的急缓程度，对比度低的景观可能由一种景观元素组成，只有本底，这里的森林景观就是如此。所以，低对比度的景观大多是由自然形成的，而高对比度的景观大多是由人为影响而形成。当然啦，自然形成的也有很多高对比度的景观。
比如，这两幅图所显示的景观，就是自然条件下所形成的高对比度景观。那么了解景观的这些结构特征，对于我们理解生态系统有什么作用呢？
其实，斑块、廊道和基质的空间布局及其相互作用，从某种意义上说，是景观生态学的标志。景观可以提供的服务，会涉及到生产、保护和管制等几个方面的服务，这也就是我们所说的景观功能。其中的生产服务，就是提供人类食物、木材、娱乐和运输方面的需求；景观保护可以提供一些自然方面的保护功能，比如对降雨进行渗透，不至于淹水，森林产生氧气并吸收二氧化碳，湿地可以净化水质，河岸廊道可提供养分缓冲，并维持生物多样性；景观管制就提供了负反馈循环，以确保景观的整体稳定性，维持其结构和存在。
景观功能，总是要通过一定的生态过程才能实现，比如能量、物质、营养、物种、甚至是人员的流动，还有生物量的生产过程等等。像水这样的物质，或者像碳、磷和氮这样的营养盐，可以在生态系统内循环，或者通过生态系统进行流动：碳在空气和有机体之间循环，磷在土壤和生物体之间循环，氮在空气、土壤和有机体之间循环。
那么，景观结构与功能有什么关系呢，可以由形式与功能原理加于说明，该原理指出：两个物体之间的相互作用与它们的共同边界表面(或边)成正比。这应该很容易理解，共同边界越多，相互作用越强。所以，斑块的大小和形状，在很大程度上就决定了其生态学和功能特征。我们举一个例子，可能更容易说明。大的农田中，单位面积的蒸散率要比小农田更高，因为大斑块的农田会受到更多风的影响，会让更多的表土暴露在风和阳光下。相反，大森林可以为土壤含水层提供植被覆盖，避免暴露在风和阳光下，从而保护水土资源。大斑块的生态系统，更有可能成为更多种类的栖息地，因此支持更高的生物多样性，这就是我们在前面所提到过的。所以，随着斑块增大，更有可能实现生态系统的服务。
这样，我们又联想到了在介绍廊道时所说的连通性的概念。连通性是一种景观属性，很好地说明了景观结构和功能之间的关系，是景观结构、景观功能与过程之间相互作用的结果。如果我们考虑动植物的运动，那么连通性的概念是非常容易理解的，就是指景观促进或阻碍个体在生境斑块间移动的程度，因此对离散景观中种群的可持续性至关重要。景观结构和连通性发生质变有一个临界值，超过这个临界值，再有栖息地损失，都会产生碎片化的景观，栖息地就被分割成多个小的、孤立的斑块。
连通性的概念也适用于整个环境中的其他流量。水流可以说是任何景观中最重要的流，这本身是很重要的，因为景观中所有生命的水源，是有助于穿越景观的物质和营养的运输，以及物种的移动。因此，在可持续性规划中，水文连通性中断也是一个问题。人类的许多土地利用活动可能会扰乱水流。例如，河流上修建的水坝，就扰乱了水的自然流动，可能会成为营养物质、迁徙鱼类的阻碍。类似的活动，还有地下开发活动，比如停车库和地铁，也可能会阻碍水的流动，不过这个阻碍的是垂直流动。
另外，从总体上来看，镶嵌在基质中的斑块，也可以看作是一个孔。那么单位面积斑块数目的多少，就可以称为孔隙度。孔隙度本来是度量土壤颗粒的一个指标，现在用于度量基质中斑块密度，似乎也是挺恰当的。但这里不是一个简单的斑块密度，因为同时还必须考虑基质，而且这个概念与斑块大小无关。孔隙度，从生态学上来讲，它提供了一个了解物种隔离程度和种群遗传变异的线索，对野生生物管理、对能量和物质流动管理有一定的指导意义。
将孔隙度换一个角度来看，基质是连接在一起的，那么它们所构成的一个实体，就是网络。当然，如果廊道相互连接，也能形成一个网状结构。所以，网络实际上有两个视角。第一个视角是由廊道相互连接形成的网状结构；第二个视角是斑块面积扩大，出现高度孔隙化，而出现形状特化了的基质。当然，如果景观的孔隙度比较高的时候，这种网络的基质本身也就成了廊道网络 。
如果我们能将景观理解成网络，网络就有网眼。景观被网络分割后，分割块的平均面积，也就可以看作是网眼大小。大家想想，我们在说景观破碎化的时候，但用什么方法度量破碎化并没有介绍。现在大家来看看用网眼大小是否就可以度量景观破碎化呢？在实际计算中，是计算一定区域中随机选择两个点被连接的概率，景观中的障碍物越多，两个点连接的概率就越低，那么网眼就越小。所以，网眼对景观有一定的过滤作用。在一些道路密度大，也就是网眼小的地区，狼和一些大型动物有逐步灭绝的趋势，因为狼和这些大型动物无法利用这些公路。
但是，如果动物对这些道路资源有依赖，那么对于动物来说，这个道路就成了网络资源，如果网眼太大，反而对它们来说不利。比如，猫头鹰喜欢在行道树和人造物上狩猎，网眼太大，它们反而消失了。
其实，我们在分析生态网络的时候，可以将生态系统的组成分为不同的类型特征，比如大气、土壤、地下水，地表水、植物与动物。这些成分也许组成了不同的网络，在空间上存在于不同的“层”中，所以网络并不都位于同一个平面上，但它们在一起共同起作用。所以，网络分析就需要同时考察水平和垂直两个方向。
好，与景观要素——基质有关的话题呢，我们就聊到这里。同学们再见！ |
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