景观生态网络研究进展

作为生态学重要的概念与方法,生态网络是景观生态学研究的热点问题,也是耦合景观结构、生态过程和功能的重要途径。景观生态网络对于保护生物多样性、维持生态平衡、增加景观连接度具有重要意义。从景观生态网络的相关理论、研究进展、研究方法模型等进行分析,并对其应用前景进行展望,主要介绍了传统景观格局分析、网络分析、模型模拟等方法的适用性与特点,并分析了景观生态网络在城市景观格局优化、自然保护区规划、生物多样性保护、土地规划等领域的应用,最后提出了研究的主要问题。     

广州地区森林景观多样性分析

景观多样性是生物多样性的重要研究内容和组成部分 ,它是对景观水平上生物组成多样性的表征[1～ 3 ] 。由于生物多样性是人类赖以生存的物质基础 ,生物多样性保护已成为现代生态学和环境科学的研究热点。但是 ,以往的研究主要集中在物种多样性和生态系统多样性方面 ,对景观多样性的研究相对较少[1～ 4 ,12 ] 。森林是陆地生态系统的主体和重要的可再生资源 ,森林的类型、空间分布及斑块的数目和形状对区域的生态平衡有较大影响。广州是我国人口稠密、经济高速增长的区域。研究广州地区森林景观多样性有利于了解人类活动严重干扰下的森林景观…     

三江平原东北部湿地生态安全格局设计

以三江平原东北部为研究区域,采用"3S"技术和数学模型,根据景观尺度上生物多样性保护规划的景观生态安全格局方法,对三江平原湿地生物多样性保护进行规划设计.利用GAP分析方法预测湿地鸟类丰富度,并评价和计算了湿地鸟类干扰度,在此基础上构建物种运动阻力模型,并利用此模型计算物种运动阻力指数,建立物种运动等阻力面,在阻力面上识别战略点、辐射道和源间联接等景观组分.为了保护本区的湿地生物多样性,提出扩大保护区的面积、建立保护区与热点之间的廊道和设立微型保护地块的规划措施.提出的湿地鸟类多样性保护的景观生态安全格局技术与方法,不但为三江平原湿地及其生物多样性的保护和管理提供科学依据,而且丰富和发展了我国生物多样性保护的理论与方法.     

景观遗传学：概念与方法

全球变化下的物种栖息地丧失和破碎化给生物多样性保护带来了新的问题和挑战,生物多样性保护必须由单纯的物种保护上升到栖息地景观的保护。景观遗传学是定量确定栖息地景观特征对种群遗传结构影响的一门交叉学科,在生物保护及自然保护区管理方面有巨大的潜力。从生物多样性保护的角度评述了景观结构与遗传多样性的关系,介绍了景观遗传学的基本概念,研究尺度和方法,并对景观遗传学当前的研究焦点及面临的挑战做了总结。     

深圳市景观生态安全格局源地综合识别

城市生态安全格局是景观生态学研究的热点和重点之一,识别源地是构建生态安全格局的首要环节.在总结已有研究中重要斑块识别方法的基础上,提出了结合景观连通性分析、生物多样性服务评估和生境质量评估来提取重要斑块的方法.以深圳市为研究区,采用基于图论的景观连通性指数、生物多样性服务当量、InVEST模型生境质量评估模块和GIS技术相结合的方法识别生态用地重要斑块.结果表明:深圳市生态斑块依照连通性、生物多样性和生境质量的综合评估分为五级,其中最重要斑块主要分布在龙岗区、盐田区和罗湖区;现行基本生态控制线政策可以保护大部分重要斑块.     

景观连接度的概念、度量及其应用

景观连接度是指景观促进或阻碍生物体或某种生态过程在源斑块间运动的程度,反映了景观的功能特征。景观连接度理论与方法是景观评价、管理和生态规划的重要基础,对于区域可持续发展和生物多样性保护等方面的研究都具有重要指导意义。综述了国内外近10a来有关景观连接度概念、度量方法及其生态学意义的最新进展,并探讨了景观连接度与景观要素间的关系及其潜在应用前景,以期为深入开展景观空间格局与生态过程间关系的研究与应用提供参考。     

景观多样性分析及其制图研究

景观多样性是生物多样性研究的主要内容之一。景观多样性是指景观结构、功能和动态的多样性和复杂性。本文讨论了景观多样性的概念、测度和空间制图。提出了景观多样性包括类型多样性、格局多样性和斑块多样性。景观多样性可用多样性指数、优势度、相对丰富度、修改的分维数等指数来测定。一个多样性指数Ｄ＿ｉ＝（ｉ－１）／（ｍ－１）×１００％被给出用于景观多样性制图,黄土高原泉家沟流域被选为研究区域。在地理信息系统的支持下,通过时栅格化的土地利用类型图进行分析操作产生出了研究区域的景观多样性图。对景观多样性进行空间制图有助于分析景观生态过程,研究结果可直接用于景观和土地利用规划、野生动植物保护及立地分析。     

景观生态学与退化生态系统恢复

退化生态系统的恢复是一项艰巨任务,它需要考虑到所要恢复的退化生态系统的结构,多样性和其动态的整体性和长期性。现在对于退化生态系统恢复研究已经要使生态学家们关注受损生态系统的理论和实际问题。退化生态系统恢复所面临的挑战是理解和利用生态演替理论来完成并加速恢复进程。恢复的主要目标是建立一个自维持的,由不同的群落或生态系统组成的能够满足不同需要如生物保护和粮食生产需要的景观。景观生态学关注于大的空间尺度的生态学问题。景观生态学研究方法可以为退化生态系统恢复实践提供指导。在解决退化生态系统的恢复问题时,景观生态学的方法在理论和实践上是有效的。景观生态学中的核心概念和其一般原理斑块形状、生态系统间相互作用、镶嵌系列等都同退化生态系统的恢复有着密切的关系。如恢复地点的选择和适当的恢复要素的空间配置。在评价退化生态系统的恢复是否取得成功,利用景观生态学也具有重要的意义。景观生态学理论如景观格局与景观异质性理论,干扰理论和尺度理论都能够指导退化生态系统的恢复实践。同样地,退化生态系统的恢复可以为景观生态学的研究提供非常恰当的实验场。寓景观生态学思想于退化生态系统恢复过程是一种新的有效途径。     

景观组成、结构和梯度格局对植物多样性的影响

植物多样性作为生物多样性研究的主要内容,一直以来受到广泛关注。近20年来,随着景观生态学的兴起和地理信息技术的发展,景观生态学与岛屿生物地理学、异质种群理论相结合,在植物多样性的保护和利用研究中得到运用。本文就在这3个理论的基础上,简述了景观组成(斑块、廊道、基质)、景观结构(斑块面积、边缘、隔离程度)和梯度格局(海拔、演替、土壤养分、干扰)对植物多样性的影响,强调了地理信息技术应用的重要性和景观层次上进行植物多样性研究的必要性。因此,在多个尺度上共同研究多个影响因子对植物多样性的复合作用,利于进一步揭示植物多样性的变化过程及其机制,有利于植物多样性的保护和利用。     

生物多样性保护的景观规划途径

景观规划设计在生物多样性保护中起着决定性的作用。基于不同的保护哲学,生物多样性保护的景观规划途径主要可分为两种：一是以物种为核心的景观规划途径,另一种是以景观元素为核心和出发点的规划途径。前者首先确定物种,然后根据物种的生态特性来设计景观格局,后者则以各种尺度的景观元素作为保护对象,根据其空间位置和关系设计景观格局。多种空间战略被认为有利于生物多样性的保护,包括保护核心栖息地、建立缓冲区、构筑廊道、增加景观异质性和引入或恢复栖息地。落实这些空间战略必须首先回答选择什么和在什么地方设计上述景观元素的问题。对此,目前尚没有很好的答案。传统的生物保护战略被动地强调现存濒危物种和景观元素的保护,如果将物种运动和生态过程作为一个能动的景观控制过程来对待,我们将会有一种全新的景观规划途径。其中有三个方面的概念对这种新的景观规划途径有启发意义：即景观的空间构型对生态过程的作用,生物进化空间轨迹与景观格局设计及景观阻力与潜在的生态基础设施的设计。景观生态安全格局正是在这些方向上的一个新的探索。     

土地利用与生物多样性绩效研究及对风景园林规划的借鉴

在当今世界土地资源极度紧缺的大背景下,研究不同土地利用情景下的生物多样性,评估其达到生物多样性预期目标的能力,已成为土地规划领域的重要研究方向,具有重要的理论研究意义和实践价值。本文在大量文献研究的基础上,简要分析了土地利用对生物多样性的作用机理,详细总结了土地类型组成、土地利用连接度、土地利用强度与土地利用聚合度4个关键性因子对生物多样性绩效影响的研究现状。针对现有研究进展,从多样性指标、生态机制、时空异质性、参与情景模拟、非线性系统规律5个方面阐述了如何进一步完善土地利用与生物多样性的研究内容。研究结果表明,土地利用与生物多样性绩效的关系符合复杂适应性系统在风景园林规划中运用的规律,满足构建研究规划协同实践的概念性框架。进而重点从引导以生物多样性保护为重要目标的用地控制策略、建立多尺度一体化的生物多样性保护格局、发挥不同尺度蓝—绿网络体系的载体作用、构建区域层面的生物多样性发展骨架、提高城市环境下生物多样性的引导措施、推进不确定性规划减少决策风险6个方面提出了土地利用—生物多样性绩效关联分析对风景园林规划中可资借鉴的思考。     

Landscape moderation of biodiversity patterns and processes - eight hypotheses

Understanding how landscape characteristics affect biodiversity patterns and ecological processes at local and landscape scales is critical for mitigating effects of global environmental change. In this review, we use knowledge gained from human-modified landscapes to suggest eight hypotheses, which we hope will encourage more systematic research on the role of landscape composition and configuration in determining the structure of ecological communities, ecosystem functioning and services. We organize the eight hypotheses under four overarching themes. Section A: 'landscape moderation of biodiversity patterns' includes (1) the landscape species pool hypothesis-the size of the landscape-wide species pool moderates local (alpha) biodiversity, and (2) the dominance of beta diversity hypothesis-landscape-moderated dissimilarity of local communities determines landscape-wide biodiversity and overrides negative local effects of habitat fragmentation on biodiversity. Section B: 'landscape moderation of population dynamics' includes (3) the cross-habitat spillover hypothesis-landscape-moderated spillover of energy, resources and organisms across habitats, including between managed and natural ecosystems, influences landscape-wide community structure and associated processes and (4) the landscape-moderated concentration and dilution hypothesis-spatial and temporal changes in landscape composition can cause transient concentration or dilution of populations with functional consequences. Section C: 'landscape moderation of functional trait selection' includes (5) the landscape-moderated functional trait selection hypothesis-landscape moderation of species trait selection shapes the functional role and trajectory of community assembly, and (6) the landscape-moderated insurance hypothesis-landscape complexity provides spatial and temporal insurance, i.e. high resilience and stability of ecological processes in changing environments. Section D: 'landscape constraints on conservation management' includes (7) the intermediate landscape-complexity hypothesis-landscape-moderated effectiveness of local conservation management is highest in structurally simple, rather than in cleared (i.e. extremely simplified) or in complex landscapes, and (8) the landscape-moderated biodiversity versus ecosystem service management hypothesis-landscape-moderated biodiversity conservation to optimize functional diversity and related ecosystem services will not protect endangered species. Shifting our research focus from local to landscape-moderated effects on biodiversity will be critical to developing solutions for future biodiversity and ecosystem service management.     

Relationship between biodiversity and landscape structure in the Gyungan stream basin,central Korea

The relationship between landscape structure and biodiversity was investigated in the Gyungan stream basin, central Korea, in order to prepare a biodiversity conservation plan. The study area was divided into upstream, midstream, downstream and Gonjiam stream sub‐watersheds based on the land use pattern of each sub‐watershed. The quality of the terrestrial landscape was assessed by connectivity and percentages of deciduous broad‐leaved forest and urbanized area. The quality of the terrestrial landscape was the highest in the downstream sub‐watershed followed by Gonjiam stream, midstream and upstream sub‐watersheds. The quality of the riparian landscape assessed by percentages of the number and the area that the wetland vegetation elements occupy in the whole area showed a similar trend to that of terrestrial landscape. The diversity of all taxa including fish, reptiles and amphibians, birds, mammals and wetland vegetation except benthic macroinvertebrates was the highest downstream. The diversity of benthic macroinvertebrates was the highest in the Gonjiam stream sub‐watershed. Thus, biodiversity was shown to be the highest in the downstream sub‐watershed, followed, in order, by Gonjiam stream, midstream and upstream sub‐watersheds in proportion to landscape quality. On the other hand, the quality of the aquatic environment based on the ecological score of benthic macroinvertebrate (ESB) index was the highest downstream, followed, in order, by upstream, Gonjiam stream and midstream areas. This trend is different from that of biodiversity. In order to improve landscape quality degraded by excessive land use and to increase biodiversity, we recommended a restoration plan that addresses both ecosystem and landscape.     

千岛湖生态保护与建设对景观格局的影响研究

生态保护和生态建设过程对景观格局产生影响并使之发生变化,这种变化又会影响景观的生态过程。应用3s技术和景观指数分析了39年(1964-2003年)内千岛湖库区土地利用和土地覆盖格局的变化。结果显示,斑块总数和景观破碎度基本保持不变,但是各斑块类型的斑块数量、面积和优势度变化非常显著。最优势斑块类型由荒山(占陆地面积的47．44％)演变为马尾松( Pinus massoniana)林(占陆地面积的52．8l％),研究区域内森林植被覆盖率增加。研究还发现景观多样性指数略微下降。景观多样性是对土地利用和覆盖类型丰富度和均匀度的概要度量,并不一定总是和景观功能呈正相关关系。上述变化归因于多项生态保护措施的实施使得自然演替得以实现。景观格局的优化使生态系统的生态功能得到提高,包括生境恢复、生物多样性增加、水土流失减少。森林植被恢复以后,马尾松林斑块的单一化趋势应在今后的生物多样性保护、生态规划和可持续发展中得到重视。     

Do Geographically Isolated Grasslands Follow the Principle of Island Biogeography in a Landscape Scale? Taking Poyang Lake Grassland as an Example

As one of the basic theories of biodiversity conservation, island biogeography has been widely accepted in the past decades. Originally, island biogeography was put forward and applied in oceanic environments. But later on, it was found out that the application was not only limited to oceanic islands, but also in terrestrial environments with relatively isolated conditions. In terms of biodiversity level, island biogeography generally focuses on a small scale, such as species diversity and genetic diversity. The studies of biodiversity on a large-scale based on island biogeography, such as ecosystem and landscape scales, were seldomly conducted. Taking Poyang Lake, the largest fresh water lake in China as case study area, 30 grasslands were randomly selected to study whether island biogeography can be applied to grasslands at a landscape level from three island attributes (area, distance and shape), and the most important ecological variable (flooding) in Poyang Lake. The results showed that in general, grasslands have the property of an island, and follow the basic principle of island biogeography. We found the area and flooding duration were the two most important determinants of landscape diversity. There was a significant positive correlation between the grassland area and the landscape diversity, which could be well expressed by logarithmic function model (R² = 0.73). There was a negative correlation between flooding duration and landscape diversity, which could be described by an inverse model (R² = 0.206). The distance to mainland and the shape of grassland were correlated with landscape diversity, but the fitting result of the models was not as good as expected. The possible reason could be that Poyang Lake is a seasonal lake, the water level varies with hydrological conditions, so that the grasslands are not strongly isolated and their shape is not stable enough required by island biogeography. Furthermore, it indicates that besides area, distance and shape attributes, flooding strongly affects the biodiversity of grassland vegetation, and should not be ignored when applying island biogeography theory to Poyang Lake. This study is expected to be a supplement for island biogeography in terrestrial environments, and the results are expected to benefit for the biodiversity conservation in Poyang Lake.     

景观规划中的生态廊道宽度

生态廊道具有保护生物多样性、过滤污染物、防止水土流失、防风固沙、调控洪水等多种功能。建立生态廊道是景观生态规划的重要方法,是解决当前人类剧烈活动造成的景观破碎化以及随之而来的众多环境问题的重要措施。按照生态廊道的主要结构与功能,可将其分为线状生态廊道、带状生态廊道和河流廊道3种类型。生态廊道设计包括的关键问题有廊道数目、本底、宽度、联接度、构成要素、关键点(区)等。由于生态廊道结构与功能的复杂性,使得廊道的宽度具有很大的不确定性。具体的讲,生态廊道的宽度由保护目标、植被情况、廊道功能、周围土地利用,廊道长度等多个因素决定。合适的廊道宽度应该根据对廊道主要生态过程的研究来确定。从景观的结构与功能分析出发,分别从生物保护廊道和河流廊道两方面对生态廊道的宽度及其影响因素进行分析,并对相关研究成果进行综述,总结得出两种类型生态廊道的适宜宽度值范围。最后提出确定宽度时应该注意的相关问题。     

基于图论的景观图表达、分析及应用

景观结构和空间格局一直是景观生态学的核心问题,图论的应用为景观格局的分析提供了一种研究框架,基于图论的景观图逐渐被应用于生物多样性保护的连通性建模和景观规划的决策支持研究,景观图的表达、分析和应用已成为保护生物学和景观生态学研究的热点。本文首先介绍了景观图的图论基础,在Scopus数据库的基础上,检索了1993—2019年在标题、摘要和关键词中出现 “landscape graph”、“connectivity”和“network”词汇的257篇已发表的期刊论文。从年发文量、来源期刊、研究区域、研究机构、景观类型等方面分析了该领域的研究进展和发展趋势。分析发现,2017年之前,发表的期刊论文数量整体呈上升趋势,2017年之后年发文量逐年下降;主要研究力量集中在美国、西班牙、法国、加拿大和中国,发文量占到86.8%。大部分研究成果发表在“Landscape Ecology”、“Landscape and Urban Planning”和“Biological Conservation”期刊上。在研究内容上,景观图表达主要包括点的定义、边的度量和景观的模拟3方面,景观图分析研究包括分析指数、景观图划分两方面。我们重点关注了景观图在生物多样性保护、景观(生态网络)规划和管理、景观影响评价等科学与实践中的应用。基于图论的景观图通过帮助理解景观连通性变化、动物行为和栖息地保护,影响着保护科学和规划实践者。图论对保护科学和规划的影响来自于丰富的理论基础和成熟的研究方法,基于图论的景观图为景观结构和格局的生态学理解提供了跳板,并将继续成为全球研究人员和实践者的重要工具。