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景观生态学|06-3 干扰与景观变化【复旦赵斌教授公开课】

 生态学时空 2021-11-20

有了生态学中有关干扰问题的认识,特别是我们对“中度干扰假说”的反思,我们在认识一些生态学现象,理解一些生态学问题中就应该会保持更加客观的态度。景观中的不同空间位置,对干扰有不同的敏感性,有些地区更容易受到特定类型的干扰。那么,具体是怎样的呢?我们现在就来讨论这个问题。

干扰与景观变化,主要将讨论干扰在景观格局形成中的作用。我们知道,干扰有人为干扰和自然干扰,最终的干扰是二者的混合。

按照人类对环境的影响,会形成一种干扰的梯度,根据这种梯度,我们可以区分出不同人为干扰下的景观,大致可以分为五种类型:天然景观、管理景观、农田景观、城郊景观和城市景观。具体区分是比较容易理解的,我就不一一念一遍了。

在天然景观中,我们可以看到类似原始森林的基质连成片,内部分布有稀疏的自然斑块和廊道,这里的廊道几乎都是河流廊道。景观颗粒粗糙,景观要素间的边界不容易区分。大多斑块是因为物理因子的空间变化所产生的环境资源斑块。我们可以看到,这里的边界大多是弯弯曲曲,很少有直线,斑块平均大小都比较大,但更为明显的,是斑块大小的变异性很大。

管理景观的主要变化,表现为人类介入的牧场,或者是提供林业产品的森林,人类会收获这些产品。对于火的影响,有可能增加、也可能是减少火烧次数。在管理景观中,小村庄处处可见,还有许多线状廊道纵横交错,这显著降低了景观基质的连接度,出现了更多的干扰斑块,但斑块的平均大小和变化程度减小。在管理景观中,物种多样性可能增加,也可能减少,明显的变化是有些景观基质变得均一化,因为少数可利用的物种会不断地重复增加。

农业景观,或者是农田景观,最明显的特征是几何化,形成线形和多边形特征,在这里直线是到处可见的。在平原地区,可以看到道路、农田和水渠。如果地形起伏较大,那么明显的几何格局,就会与丘陵和自然排水格局的曲线融合在一起。在农业景观中,河流廊道经常被破坏,很少保持原状的。而那些与村庄连接或用于耕地和收获的线状廊道则分布较广。廊道网络通常明显占优势,所以基质的连接度较低。在农业景观中,物种多样性肯定是急剧减少的,一般来说,只剩下几种农作物。

城郊的异质性最大,其实也是生态学中了解最少的景观。城郊景观的特征是线状廊道和网络不断增加,而河流廊道却逐渐减少,基质面积和连接度极小。景观要素的类型与丰富度很大,几乎所有的斑块,如果不是引进斑块,那么就是残存斑块。城郊景观具有一种特殊的动态变化,不断地向城外蔓延,并保持连贯的形式。城郊景观的物种多样性是比较高的,甚至比自然景观还大。这是因为,尽管残存斑块有些特征残缺,但许多自然和耕作景观的物种特性总体上还都存在。

城市景观的特征,是广阔的街区廊道网络,贯穿整个城市景观,形成许多大大小小的引进斑块。剩余的一些景观要素,就是偶尔出现的河流廊道、城市的小片森林、高尔夫球场等等,这对城市生物群落来说都是特别重要的。由于整个城市生态系统基本上是依靠大量输入的动、植物食品,所以城市景观的平均净生产力呈负值。城市景观的动植物物种多样性低,而且多为外来种。

从这几种类型的景观,我们看到,人类不同程度的干扰,对景观产生了重要的影响。我们下面分别从不同的景观要素所受到的影响来分别进行说明。首先是斑块起源和类型变化的影响。我们主要来看环境资源斑块、干扰斑块、残余斑块和引入斑块。我们看到,从左到右,随着人为干扰程度的增加,环境资源斑块是逐渐减少的,当人类开始有目的地管理这个景观时,也就是达到管理景观的程度,干扰斑块的相对数量就会达到最大,之后小斑块合并,变成农田和城市,这些斑块的数量开始增加;而残余斑块一般刚开始数量比较少,随干扰程度加大,残余斑块开始增加,当达到农田景观水平时,数量达到最大,随后逐渐减少;引入斑块在天然景观水平时,几乎不存在,随着干扰水平的提高,引入斑块逐渐增加,但不是直线增加的。

从斑块大小的变化来看:在天然景观水平时,斑块大小的变异很大,因此体现在方差上,也比较大。在天然景观中,斑块的平均面积大,主要是因为所受干扰小,主要由环境资源斑块所组成,所以斑块面积大且相对斑块数量少,因此斑块的平均值较大。随着干扰水平的提高,斑块的数目开始增加,由于景观总面积不变,所以斑块的平均值降低。在城市景观中,斑块的平均面积小,主要因为受农业和城市化的发展影响。

斑块形状的变化比较有趣,在天然景观水平时,景观的边界、廊道基本上以曲线为主,占主导地位的是环境资源斑块和干扰斑块,形状大多不规则。天然景观中,由于侵蚀和沉积过程,还有气候、植物入侵等因素的影响,都趋向于形成狭长形的斑块,导致斑块长宽比比较大;而在城市景观中,路网的建设也多形成长条形斑块,同样导致长宽比增大。所以长宽比是两头大,中间小,而形状总体上越来越规则。

斑块密度的变化随着干扰梯度的变化是单调增加的。在天然景观中,斑块密度中等,随着干扰水平的提高,许多大斑块破碎变成为小斑块,斑块密度加大,这种趋势与斑块大小变化的趋势正好相反。干扰对斑块结构产生明显的影响。总的来说,天然景观中,斑块面积大,主要由环境资源斑块和干扰斑块组成,形状不规则,数量少。而在城市景观中,斑块面积小,形状规则、数目多,这主要由引入斑块和残余斑块引起的。

廊道的变化,我们按照之前的分法,分成线状廊道、带状廊道和河流廊道。在天然景观中,线状廊道比较小,随着人类影响的增大,线状廊道数量上升,特别是在城市景观中,存在着大量的诸如街道、行道树等的线状廊道。带状廊道主要还是人为活动的产物,当干扰加强时,与基质融合到一起,所以带状廊道呈现出数量先增加后减少。河流廊道,在天然景观中较为常见,但在城市景观中河流廊道出现的频率就比较低了。

从景观构型的变化来看,网络的数量随着人类影响单调增加,城市中存在着四通八达的交通、商业、居住等网络。对于住宅区的数量变化,这个图不太好画,因为在发达地区和不发达地区有着不同的趋势,在发达地区,以城郊景观中数量最多,城市景观中主要是商业建筑,而在发展中地区,人口一般聚集在城市中,所以是单调增加的。对于基质,我们以连接度来考察,连接度随着干扰的增加而降低,这与网络的变化正好相反。

大家看到,本节课所介绍的干扰所带来的景观变化,尽管有些繁琐,但是是比较容易理解的。如果你看了一遍,觉得我讲的时候很有道理,但听完了也就忘了,那么,我就建议你再看一遍,这样会记忆比较深刻,起到事半功倍的效果,不信你试试!好,同学们,本节课的内容就到这里。给大家预告一下,下一节课我将给大家介绍有关景观流行病学的一些知识,再见!

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