基于模型的景观格局与生态过程研究

景观格局与生态过程关系的研究是景观生态学的主要特色和理论核心之一。模型可以充分利用实验和观测数据并综合不同时间和空间尺度上的信息提炼规律或揭示内在机制,模拟景观格局与生态过程的动态与相互关系,成为景观生态学研究的有力工具。结合研究实例,总结了基于模型的景观格局研究、生态过程研究和格局-过程关系研究的发展现状和薄弱环节,同时探讨了通过构建耦合模型研究格局-过程相互关系的途径。总结了景观模型研究亟待发展的领域与发展趋势。     

3S与模型方法在湿地景观格局研究中的应用述评

湿地景观格局研究是景观生态学和全球变化研究领域中的热点问题。3S技术与模型方法相结合,已成为湿地景观格局研究重要的途径与手段。论文首先介绍了景观格局研究的3S与模型方法的基本进展,在此基础上综述和评价了3S技术与模型方法支持下的湿地景观格局的研究方法及其应用。重点探讨了遥感数据源的选择与分类、基于GIS的湿地基础参数的获取与使用、景观指数模型与动态模型在定量表征和解释湿地景观格局与时空变化方面的应用等几个方面的问题,最后分别就提高遥感分类与制图精度、构建指数模型筛选体系以及增强景观模型特别是动态模型的应用与解释能力等方面提出了建议与研究展望。     

异质种群动态模型:破碎化景观动态模拟的新途径

景观破碎化导致物种以异质种群方式存活,使得基于异质种群动态模拟破碎化景观动态成为可能。异质种群动态模型的发展为景观动态模拟奠定了良好基础。根据空间处理方式的不同,异质种群模型可分为三大类,可不同程度地用于描述破碎化景观动态。(1)空间不确定异质种群模型,假定所有局域种群间均等互联,模型中不包含空间信息,仅能用于景观斑块动态描述;(2)空间确定异质种群模型,假设局域种群在二维空间上以规则格子形式排列,是一种准现实的空间处理方式,可用于景观动态的简单描述;(3)空间现实异质种群模型,包含了破碎化景观中局域种群的几何特征,可直接用于真实景观动态的模拟研究。空间现实的和基于个体的异质种群模型不但是未来异质种群模型发展的主流,也将成为未来破碎化景观动态研究的重要工具。为了更加准确完整地描述破碎化景观动态,不但应该综合运用已有的各种异质种群模型方法,更要引进新模型来刎画多物种、多变量、高维度、复杂连接的破碎化景观格局与过程。     

空间直观景观模型的验证方法

空间直观景观模型已是当前景观生态学研究的一大热点。空间景观模型模拟空间格局变化。其模拟结果包含非空间数据和空间数据。空间直观景观模型的验证除进行非空间数据的验证外,还需要进行空间数据的验证。本文回顾了空间直观模型发展历程,总结现有的空间直观模型验证方法。包括主观评价、图形比较、偏差分析、回归分析、假设检验、多尺度拟合度分析和景观指数分析,同时提出今后空间直观景观模型验证方法研究的重点方向。     

基于个体的集水区森林动态模型

研制了基于个体的在景观尺度上运行的森林动态模型CFDM(individual-based catchmentscale forest dynamic model),介绍了CFDM模型的研制和检验过程,以及GIS技术的应用、气候和生理因子的参数化.对卧龙保护区一个139hm2小集水区进行了400年的模拟(包括地形数据的预处理、改进的山地小气候模型的运算和森林动态模拟).结果表明:CFDM模型能够描述林木个体的生理过程与空间分布,进而实现对整个集水区范围内森林的空间格局及其动态的模拟.     

生态系统模拟模型的研究进展

从四个方面概述了生态系统模拟模型的发展现状：1)个体及种群,种群动态模型主要模拟在一个生境中单个种的动、植物个体出生或发芽、成长及其死亡过程,还有种内竞争和种间相互作用,主要分析生境中生物之间的相互作用。主要概述了林窗模型和土壤一植物一大气系统模型。2)群落与生态系统,概述了生态系统生产力模型、生物地球化学循环模型及演替模型。主要模拟植物种类在整个生态系统发展过程中的变化,以及植被类型的转变和相关的生物地球化学循环过程的改变,从而反映生物群落对气候变化的响应。3)景观生态系统,景观动态研究包含了时空两个方面的动态变化,一般可分为随机景观模型和基于过程的景观模型。随机模型用于模拟群落格局在演替过程中的动态变化等,基于过程的景观模型深入研究组成景观的各生态系统的空间结构。4)生物圈与地球生态系统,基于过程的陆地生物地球化学模式被用来研究自然生态系统中碳和其它矿物营养物质的潜在通量和蓄积量,较为流行的模式有陆地生态系统模式TEM、CENTURY、法兰克福生物圈模式FBM、Biome-BGC、卡内基-埃姆斯-斯坦福方法CASA等。这些模式己被用于估算自然生态系统对大气CO2加倍及相关气候变化在区域和全球尺度的平衡响应。最后,结合实际工作展望了生态系统模拟模型在各方面的发展方向。     

论昆虫空间生态学研究

空间特征是昆虫生态学研究的热点之一 ,具有重要的理论与应用意义。该文从理论、尺度、时空动态模型、技术手段及研究热点几个方面概述近期昆虫空间生态学研究进展。主要理论包括概率及统计模型、地学统计学、景观生态学、集合种群生态学 ;研究技术涉及地理信息系统、遥感、计算机辅助分析等。简要论述研究的空间尺度问题 ,介绍空间分子生态、进化生态等新研究热点在昆虫空间生态领域的发展 ,并分析昆虫空间生态学存在的问题和发展趋势。     

我国森林景观生态研究进展

综述了我国森林景观生态研究的5个方面的主要内容:森林景观空间格局分析及影响因素、森林景观生态评价、规划及改造研究、森林边际效应及动态、森林景观水平上的生物多样性保护、森林景观动态模型的构建;从加强景观生态建设、促进森林可持续经营的角度,分析了当前中国森林景观生态研究领域存在的主要问题,提出了今后我国森林景观生态研究的主要动态方向.     

中性景观模型在景观生态学中的应用和发展

中性景观模型可以模拟产生大量具有相似统计特征而不包含特定生态过程或自然地理过程的格局,为研究真实景观提供一个参照系统,在大范围景观格局变化研究等方面提供便利.目前,中性景观模型成为景观生态学研究的一种重要方法和手段,已成功应用于检验现有景观指数并发展新的景观指数、景观格局对种群动态影响和干扰过程研究等多个领域.本文介绍了中性景观模型的产生、内涵和类型,阐述了中性景观模型在景观生态学中的应用.同时,展望了中型景观模型研究的发展方向:模型类型趋于多样化,结构趋于复杂化,着重模型模拟结果的验证,以及随着景观生态学理论和实践的发展、结合中性景观模型和景观生态学研究方法,深入地应用于格局和过程两者之间关系的研究.     

景观生态学的实验研究方法综述

实验是生态学研究的基本途径之一 ,对其理论的检验和发展至关重要。 2 0世纪 80年代后期 ,实验研究途径开始应用于景观生态学 ,至今方兴未艾。近年来 ,“景观”的生态学内涵更加强调“不同尺度上的空间异质性”。而研究对象的尺度和空间异质性往往正是景观生态学实验设计和操作所面临的困难。自然界景观格局与过程中客观存在的自相似结构为景观生态实验设计提供了可行性。现有的景观生态学实验方法可分为 3类 :野外比较观测性实验仍是目前应用较多的方法 ;操作性实验设计更严密 ,结果更可靠 ,但受现实条件的限制更大 ;计算机模拟实验是克服实验条件的困难的一个替代途径 ,并对理论的检验与发展特别有用。这 3类实验方法各自存在不同的优势和局限 ,彼此难以替代。景观生态实验方法主要从种群、群落和生态系统实验中借鉴并发展而来 ,但其实验设计在科学问题和操作尺度上具有显著的特点。从空间范畴来讲 ,景观生态实验包含斑块、边界、景观、斑块景观 4种 ,其所对应的生物群体组织水平、实验设计所涉及的问题和解决的方法都有所不同。多尺度的对比实验有助于了解生态现象与机制的尺度推移规律 ,是目前实验研究的难点和焦点之一。实验模型系统 (EMS)途径来源于生态系统实验。由于它有对自然因素更多的保留和     

3S技术及其在生态学研究中的应用

随着国民经济的迅速发展,人类对资源环境的需求越来越高,及时、准确、动态地获取资源现状及其变化信息对资源、生态环境的保护及可持续发展具有重要意义。本文综述了3S技术即遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）的概念、特点及其研究进展,探讨了3S技术在景观生态学及景观异质性研究、空间格局分析与模拟的应用;并对3S技术在群落生态学、植被、生物多样性研究、植被制图以及其它生态学领域中的应用作了展望。     

An integrated approach to identify distribution of Oncomelania hupensis, the intermediate host of Schistosoma japonicum, in a mountainous region in China

The aim of this study is to better understand ecological variability related to the distribution of Oncomelania hupensis, the snail intermediate host of Schistosoma japonicum, and predict the spatial distribution of O. hupensis at the local scale in order to develop a more effective control strategy for schistosomiasis in the hilly and mountainous regions of China. A two-pronged approach was applied in this study consisting of a landscape pattern analysis complemented with Bayesian spatial modelling. The parasitological data were collected by cross-sectional surveys carried out in 11 villages in 2006 and mapped based on global positioning system (GPS) coordinates. Environmental surrogates and landscape metrics were derived from remotely-sensed images and land-cover/land-use classification data. Bayesian non-spatial and spatial models were applied to investigate the variation of snail density in relation to environmental surrogates and landscape metrics at the local scale. A Bayesian spatial model, validated by the deviance information criterion (DIC), was found to be the best-fitting model. The mean shape index (MSI) and Shannon's evenness indexes (SEI) were significantly associated with snail density. These findings suggest that decreasing the heterogeneity of the landscape can reduce snail density. A prediction maps were generated by the Bayesian model together with environmental surrogates and landscape metrics. In conclusion, the risk areas of snail distribution at the local scale can be identified using an integrated approach with landscape pattern analysis supported by remote sensing and GIS technologies, as well as Bayesian modelling.     

基于鸟类边缘种行为的景观连接度研究——空间句法的反规划应用

在城市森林及其他生态景观的研究与规划中,结合特定物种(使用者)行为的景观连接度已得到业界越来越多的重视。为了给基于物种行为的景观连接度提供新的建模和分析理念,拟将建筑及城市规划学科中一种可靠的人工智能语言通过反规划思想引入景观生态学领域,通过模拟演绎展示空间句法在研究中的优越性。鉴于鸟类边缘种的栖息地景观构型特点,将空间句法轴线图借用于基于鸟类边缘种行为的景观连接度研究。首先介绍了传统景观连接度的量化方法及物种迁移模型,通过文献综述归纳出此类研究方法的局限性;接着,由反规划启蒙提出将空间句法模型引入"边缘种-栖息地"互动研究的设想;最后,以贺州城市森林规划为例,利用空间句法轴线图探究基于鸟类边缘种行为的景观连接度。模拟实验旨在展示轴线图模型能反映物种对不同景观元素非等权重的选择行为,并可根据物种邻域感知信息预测其复合尺度的行为。     

景观生态分类概念释义及研究进展

景观生态分类通过建立等级分类系统,能够全面反映一定区域景观的空间分异和组织关联,揭示其空间结构与生态功能特征,是景观生态评价和规划管理的基础.本文首先对景观生态分类的概念进行剖析,然后从分类系统的制定及对分类因子选择的发展进程、分类方法的改进和创新、景观生态类型制图及应用领域等方面阐述国内外景观生态分类的进展和现状,并在总结以前研究存在不足的基础上,进一步指出今后景观生态分类研究的重点和发展趋势.

Abstract：

Landscape ecological classification (LEC), through establishing hierarchical classifi-cation system, can comprehensively reflect the spatial heterogeneities and their associations of definite regional landscape,, and reveal its spatial structural characteristics and ecological func-tions, being the basis of landscape evaluation, landscape planning, and landscape management. In this paper, the concept of LEC was paraphrased, and the research progress of LEC was reviewed and analyzed from the aspects of framing classification systems, selecting indices, im-proving classification methods, mapping landscape ecotypes, and applications. The problems of LEC research and its development trend were pointed out.     

关帝山林区景观要素空间分布及其动态研究

在ＡＲＣ／ＩＮＦＯ支持下,应用ＧＩＳ技术结合景观生态学原理,从一个侧面对关帝册林森林景观空间分布格局进行了分析研究,提出了一套适用于森林景观空间格局分析方法和指标,揭示了研究地区森林景观空间分布动态的一些基本规律,研究结果表明,在ＧＩＳ支持下,通过网格样方全景观取样,采用基准面积样方取值法确定样方观测值,分别景观要素计算Ｍｏｒｉｓｉｔａ指数或Ｅ－指标,可以对研究对象的空间分布特征做出客观的分析,并     

Merging spatial and temporal structure within a metapopulation model

Current research recognizes that both the spatial and temporal structure of the landscape influence species persistence. Patch models that incorporate the spatial structure of the landscape have been used to investigate static habitat destruction by comparing persistence results within nested landscapes. Other researchers have incorporated temporal structure into their models by making habitat suitability a dynamic feature of the landscape. In this article, we present a spatially realistic patch model that allows patches to be in one of three states: uninhabitable, habitable, or occupied. The model is analytically tractable and allows us to explore the interactions between the spatial and temporal structure of the landscape as perceived by the target species. Extinction thresholds are derived that depend on habitat suitability, mean lifetime of a patch, and metapopulation capacity. We find that a species is able to tolerate more ephemeral destruction, provided that the rate of the destruction does not exceed the scale of its own metapopulation dynamics, which is dictated by natural history characteristics and the spatial structure of the landscape. This model allows for an expansion of the classic definition of a patch and should prove useful when considering species inhabiting complex dynamic landscapes, for example, agricultural landscapes.