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在前一节课程，我们介绍了，景观格局是由多种因素之间复杂的关系所产生的。每一个景观格局的产生都有多重偶然的因果关系。历史既塑造了现状，又制约了未来的反应，而当前的景观格局正在为未来创造遗产。景观生态学家需要对多重因果关系有一个全面的认识，要有一个漫长的时间视角，同时对景观遗产也要有足够的认识。 上节课我们说到景观格局的四大驱动力的时候，留了一个小尾巴，那就是人类的土地利用和改造，也就是人类改变景观的方式，那么我们本节课来进行介绍。 话说有研究人员，利用13万年的高分辨率环境记录，调查了澳大利亚大型动物灭绝的原因。他们发现，是因为人类的到来而不是气候变化导致了某些大型动物群的灭绝。大型动物群的灭绝，减少了食草动物的生存压力，增加了景观的野火，增加了对植被的直接影响，导致混合雨林被硬叶林所取代。这种生态系统的变化与上一次冰川周期的气候变化影响一样大。 人类过去的影响促成了现在的景观格局。如果利用花粉记录，可以将人类活动的迹象追溯到几千年前。在全新世早期，人类开始在地中海地区觅食，开始了从游牧生活到定居生活方式的转变，那就包括种植农作物和饲养牲畜。种植谷物引起了土地利用格局的重大转变，因为永久性农田需要除草和补充养分。到了6500年前，随着冬季变暖和降水量增加，希腊北部的农业开始扩张，更高效农业技术的发展~促进了农业的持续扩张。 这个工具叫“ard”，是一种利用树干和树根之间的夹角翻耕土壤的工具，它被牛拉着，这就是犁的前身，在大约5000年前流行起来。但这个用于翻土壤，显然效率是有限的，无法翻到多年生植物的根。 之后，发展到青铜器，工作效率就高了。产生了犁、斧头和铁锹。因为需要牛拉犁，所以人类也要对特殊的动物进行维护，这进一步影响到了人类对不同动物的选择问题。 这些工具，特别是犁，把多年生植物从土壤中移走，那么就只留下一年生植物生长；斧头和铁锹对生态系统的影响，通过耕作、焚烧和践踏，将自然景观转变为文化景观。森林砍伐和土地转为牧场，或作物种植的过程，改变了景观从自然到文化的镶嵌。可见人类活动的扩张对植被有非常大的影响。 人类长期存在于许多景观中，人类在创造景观格局中的作用不容忽视。有人将史前人类对景观的影响分为五种主要类型：（1）人类改变了植物的相对丰度，尤其是森林群落的优势结构。（2）人类扩大或缩短了植物种类（木本和草本）的分布范围。（3）为杂草物种入侵受干扰地区创造了机会，特别是那些与耕地相关的杂草物种组合的丰度增加。（4）土壤营养状况，总是在耗竭和施肥中变换。（5）景观镶嵌发生了变化，尤其是森林和非森林的分布。 景观成为自然和人类影响斑块的镶嵌，美国就是一个很好的例子。1620年，这里的森林覆盖了一半的土地，大部分林地位于潮湿的东部和西北部地区。之后，欧洲殖民者来到这里，开始砍伐森林获取燃料、木材，开垦土地，种植农作物，森林覆盖率大范围减少，到1920年，美国本土的原始森林面积仅为1620年的一小部分。随着人口数量增长，大部分人口居住在城市、城镇和郊区，而不是农场。随着交通技术的进步，尤其是汽车成为主要的交通方式，美国人在陆地上的分布越来越广。 人类对世界各地景观的普遍影响已得到广泛认可，人们越来越一致认为，人类已经改变了大部分陆地生物圈的生态系统格局和过程，传统的基于气候和地理对全球生物群落进行描述，已经不足以描述陆地生态系统的格局。对于景观生态学家来说，人类活动和土地利用显然是景观格局的关键驱动力。以前，许多科学家认为遥远的过去对现代生态系统的格局和过程几乎没有影响。然而，当生态学研究扩展到区域尺度时，人们就很难回避历史上人类活动的影响，历史性土地利用的遗产是非常持久的。目前我们想挖掘历史的作用，还有许多问题有待探讨。例如，如何利用历史遗产来指导修复方案？在什么条件下重新引入类似林火之类的自然过程，可以恢复历史景观条件？今天的土地利用格局又将给未来留下了什么样的遗产？
从景观生态学的角度来说，福尔曼(Richard Forman)在其著名的教科书中，确定了人类在空间上改变景观的五种主要方式：穿孔、分割、破碎化、收缩和磨蚀。这些变化导致景观元素产生不同的空间格局，从而改变生态过程和动植物的种群分布。我们下面来具体看看这些改变的方式。
穿孔，我们看到，在大面积的森林景观要素单元中，在人类的作用下，形成小面积住宅斑块，这是景观破碎化的最普遍方式。
分割，那就是用宽度相等的一个带，其实一般就是廊道啦，将一个区域分成很多块，刚才说的穿孔是小的斑块，而分割呢是狭长型的分割，将一个大斑块一分为二，虽然分割的数目不多，但分割的足够完全。通常是对一个区域进行开发时在最原始的景观上进行的人类干扰活动。大多道路建设就是完成的这样的功能。
如果穿孔与分割结合起来，那么产生的就是破碎化了，将一个生境或土地类型分成了更多的小斑块生境。穿孔产生的是干扰斑块，而破碎化最后发展的结果可能是一个个残存斑块。
收缩嘛，很容易理解，就是研究对象的面积不断缩小，这在景观变化中也很普遍。比如有些湖泊的面积变得越来越小。
磨蚀，意味着减少，可能会伴随着破碎化或收缩而发生，最终这个区域的斑块被完全清除而消失，一般是斑块受到了重复破坏而消失的过程。
了解了景观格局发生改变的驱动力和人类改造景观的方式，但要解释和预测景观变化仍然是非常具有挑战性的。为什么仍然如此困难呢？综合我们前面所讲的内容，我们可以理解：特定地点和时间的景观，是在特定的环境和历史背景下形成的，可以看做是确定性全局法则作用下的一种特殊的、偶然的结果。在这里，历史的作用，还有空间的偶然性是非常重要的。一个给定的景观，只是一组给定的过程和边界条件的一个可能结果，这是由一组特定的，也许是不可复制的意外事件所决定的。说起来，解释景观格局，需要综合考虑确定性控制的全局方法，以及意外事件的局部方法。这样，预测未来的景观格局就变得困难重重，因为突发事件可能是无法预料的，甚至是不可预料的。那么就可能出现，相似景观可能来自不同的历史，而相似的历史可以产生不同的景观，而要据此推断因果关系，几乎是不可能的。
为了了解景观格局和变化，景观生态学家通常采用多管齐下的方法，包括对假定驱动因素不同的景观进行比较研究，在模拟模型中探索不同驱动因素的后果，也可能进行一些包括干扰或人类土地利用格局的“自然实验”。但是，解释和预测景观变化仍然具有挑战性，因为多个相互作用的驱动因素、阈值和非线性、与社会驱动因素的复杂交互作用，以及在景观尺度上进行实验的能力还是非常有限。要解决这方面的问题呢，请大家关注后面的课程，看看景观生态学家们是如何用景观指数进行景观格局分析的。这一节课呢，我们也就讨论到这里。同学们，再见！ |
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