景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响

景观空间异质性与生态系统服务的关系极为密切,适当调整景观空间异质性有助于生态系统服务的持续形成与稳定供给。研究景观空间异质性和生态系统服务形成与供给之间的相互影响作用及响应机制具有重要的理论与现实意义,是保护生物多样性、管理生态系统服务与优化景观空间配置的基础。现有研究大多在不同尺度上探讨了景观格局与生态过程或生态系统服务间的相互影响关系,而缺乏景观格局-生态过程-生态系统服务三者间有效联结等方面的研究。景观空间异质性是怎样直接或间接地作用于生态系统服务形成与供给的,目前还没有一个较为明确的解释。因此,通过分析国内外文献,回顾了景观格局或景观空间异质性与生态系统服务之间关系的研究进展、研究内容和研究方法;从景观组成、景观构型的变化入手,讨论了景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响及其强度,并认为景观组成异质性变化能够直接影响生态系统服务,而景观构型异质性变化会通过改变生态过程而间接影响生态系统服务;阐述了景观空间异质性在影响生态系统服务形成与供给的同时,也使生态系统服务在空间上产生了异质性分布,并从自然因素和人为因素两个方面对其进行解释;强调了尺度问题在景观空间异质性与生态系统服务研究中的重要性;最后,明确了对生态系统服务形成与供给的景观空间异质性影响研究不仅有助于生态系统服务的维持与调节,也能更深层次地揭示其中的生态学意义。     

景观生态学：生态系统的空间异质性

许多生态现象对空间异质性与空间镶嵌体内的流很敏感,作为一门涉及空间动态变化（含有机体流、物质流和能量流）和受控于异质性镶嵌体内生态流方式的学科,景观生态学提供了探索空间异质性和揭示空间格局怎样控制生态过程的新途径。景观生态学是一门研究空间格局对生态过程相互作用的科学,它促进了空间关系模型和理论的发展、空间格局与动态方面新型数据的采集以及生态学中很少强调的对空间尺度的检验。从生态学发展史来看,为方便或简化起见,空间被假定为同质的,研究过程中的尺度也被强调为均质的,这样异质性就成为一种不受欢迎的复杂…     

景观生态学的核心:生态学系统的时空异质性

1　景观生态学与景观异质性景观生态学是研究在一个相当大的区域内 ,由许多不同生态系统所组成的整体 (即景观 )的空间结构、相互作用、协调功能以及动态变化的生态学新分支[1 ] 。它的出现促进了空间关系模型和理论、空间格局与动态的数据类型的获取以及经典生态学很少涉及的空间尺度检测等方面的发展[2 ] 。Ｒｉｓｓｅｒ等认为景观生态学研究就是异质性的研究[3] 。其实 ,“景观”本身就具有“变化的异质性整体”的含义[4] 。景观生态学集中关注于对生态系统空间关系的研究 ,它把景观视为空间上镶嵌出现和紧密联系的生态系统组合 ,景观可…     

宏观生态学研究的特点与方法

宏观生态学是研究生态系统以上层次的生态学,研究对象为大尺度复杂系统,研究内容和方法都具有不同于传统生态学的明显特点。重视对空间异质性的研究,重视人类的生态作用,注意运用等级结构理论,其研究结果常常是非实验性和非稳定性的。遥感和地理信息系统是空间数据采集和管理、分析的主要手段,景观分析和景观模型是宏观生态研究的重要方法,定位观测试验的网络研究则是实现宏观整体研究的必由之路。     

森林更新与空间异质性

森林更换是一个重要的生态学过程,一直是森林生态系统动态研究中的主要领域之一。森林更新受物理环境、自然干扰、人为干扰、更新树种特性、树种对干扰的反应等因素及其相互作用的影响。这些生物和非生物的因素随空间和时间而不断变化,构成了森林的空间异质性和时间异质性,使森林更新具有空间和时间上的变化特点,表现在异质性的格局和过程中。探索森林更新与空间异质性的内在规律,可揭示空间格局对更新的生态学过程的潜在作用机制。本文主要综述了近年来有关森林更新与空间异质性研究的主要内容和一些观点,分析了更新中空间异质性的来源,着重评述了空间异质性的生境及更新树种的反应、小尺度的空间异质性与更新动态、林分中光有效性的空间异质性与更新格局以及土壤和更新的空间异质性尺度的关联性等方面的研究。     

整体大于部分之和: 生态自组织斑图及其涌现属性

近30年来, 自组织理论已经发展成为解释生态系统呈现规则空间格局的有效理论。伴随着生态系统自发有序空间格局的生成, 自组织过程产生一系列的涌现属性, 这些特征对生态系统功能至关重要。在此, 我们将介绍这一正蓬勃发展的研究领域的主要理论进展。首先, 叙述了自组织这一概念的发展历程与定义, 详细阐述了自组织理论的两个经典理论框架: 图灵原理与相分离原理。然后, 根据几个典型的生态自组织研究案例, 描述了图灵原理与相分离原理在不同生态系统中的具体数学模型表达形式。接着, 分别阐述了图灵原理的涌现属性对生态系统功能以及相分离原理的涌现属性对细胞功能的作用。最后, 从多尺度自组织斑图、瞬态斑图和生物个体行为自组织3个方面对未来生态自组织理论发展方向进行了探讨。自组织研究在生态学与生物学研究中方兴未艾, 希望更多的学者在未来关注与参与该领域的发展。     

红松老龄林主要树种的空间异质性特征与比较的定量研究

 空间异质性研究对认识不同尺度上的生态系统结构、功能和过程具有重要的理论意义。采用地统计学理论和方法,通过空间异质性特征和比较研究了我国东北红松老龄林中主要树种,即红松(Pinus koraiensis)、云杉(Picea koraiensis)、冷杉(Abies nephrolepis)、枫桦(Betula costata)和紫椴(Tilia amurensis)的空间异质性程度、空间异质性组成、尺度和格局问题。结果表明：红松老龄林中主要树种虽然生长在同一林分中,但是它们的空间异质性与格局具有明显的差异。红松的空间异质性程度最高,分数维较低,其空间异质性主要由空间自相关部分组成,在450m的尺度内,具有明显的空间格局。枫桦的空间异质性程度最低,分数维最大,空间异质性主要由随机部分组成,在大于100m的尺度上不存在明显的空间格局。云杉和冷杉由于生长的立地相似,因此具有相似的空间异质性特征和格局。紫椴是红松最重要的伴生树种,其空间异质性程度、空间异质性组成、尺度和格局等方面与红松接近。红松老龄林中主要树种空间异质性与格局在一定尺度上的差异,反映这些树种在生态系统中具有不同的生态学功能和过程。     

景观生态学发展现状

景观生态学主要研究空间格局和生态过程的相互作用,与生态学有着良好的结合。过去的15年,景观生态学得到迅猛发展。土地利用历史和自然干扰对目前生态系统具有持久影响。格局指标（pattern metrics）的发展已保持相对稳定,并且广泛应用于反映景观格局与生态响应的关系。在研究生物类群的景观格局时,多尺度分析具有重要意义,同时,物种间的空间联系也日益受到生态学家的关注。干扰是景观生态学研究的一个重点,当前研究注重干扰的相互作用。尽管景观生态学与系统生态学之间的结合仍然面临挑战,但对景观功能的认识仍需要加强。景观生态学应继续立足于空间异质性进行研究,严格验证有关概念的通用性,同时更加深刻地认识景观格局与过程关系的机理     

干旱地区山地荒漠草原阴坡植物群落空间异质性

在样线调查基础上 ,以 Shannon- Wiener指数 ,群落盖度 ,DCA排序轴为区域化随机变量 ,应用半方差、分形分析等方法 ,对干旱地区山坡植物群落空间异质性进行了研究。结果表明 ,在整个山坡尺度上植被格局的空间异质性不大 ,小尺度上植被格局的空间异质性较大 ,尺度依赖性较强 ,不同群落类型的空间格局不同 ,随尺度变化的规律也不一样。严重放牧干扰强烈影响干旱山地植物群落的空间格局 ,生境中的牧道格局 ,斑块格局使山坡植物群落多样性空间异质性更加复杂 ,牧道效应是导致群落空间格局周期性振荡的重要因子。去势对应分析 (DCA)排序第一轴特征值体现了综合生态因子对群落格局作用的结果 ,DCA第二轴半方差变化包含了大量信息 ,其变化具有周期性。群落多样性空间格局强烈影响着干旱山地生态系统的各种生态学过程 ,这些作用机制有待进一步研究     

基于功能与空间格局的区域生态系统保管策略

本研究以位于长江流域的湖北省兴山县为研究区域,着重讨论了基于功能与空间格局的生态系统保育策略,即以改善生态系统功能为评价指标,以调整生态因子的空间格局为手段的生态系统保育策略。根据该县的地理位置,我们以生态系统功能中的水源函养为森林生态系统保育的评价指标。利用基于地理信息系统的水涵养能力。利用生态系统中水涵养能力的空间异质性和变化－位置效应在生态因子改变中的作用,我们提出了“基于空间格局的森林扩展”的策略。将该策略应用于兴山县的生态系统保育,以期达到保育森林与改善水涵养能力的双重目的。本研究为保育,管理和持续利用长江流域和其他遭遇同样问题的区域的生态系统提供了有价值的信息。     

生态学系统的空间异质性

空间异质性是生态学系统的一个普遍牧场生,生态学家对它在生态学中的重要性已取得了比以往更深刻的认识。试图从空间异质性的含义,空间异质性与尺度和等级的关系,空间异质性的定量描述,空间异质性对生物和非生物过程的影响,以及空间异质性的动态等5个方面综述了有关空间异质性的生态学研究的新进展。     

空间粒度变化对景观格局分析的影响

认识空间异质性的多尺度依赖性和景观格局特征对尺度效应关系的影响是进行空间尺度推绎的基础。以2种真实景观(中国广东粤北植被景观与美国凤凰城城市景观)和SIMMAP景观中性模型产生的27种模拟景观为对象。利用景观格局分析软件FRAGSTATS对18种常用景观指数的尺度效应进行了系统的分析。根据这些指数对空间粒度变化的响应曲线和尺度效应关系,18种景观指数可分为3类。第1类指数随空间粒度的增大单调减小。具有比较明确的尺度效应关系(幂函数下降),尺度效应关系受景观空间格局特征的影响较小;这类指数包括缀块数、缀块密度、边界总长、边界密度、景观形状指数、缀块面积变异系数、面积加权平均缀块形状指数、平均缀块分维数和面积加权平均缀块分维数。第2类指数随空间粒度的增大将最终下降。但不是单调下降的;尺度效应关系比较多样,可表现为幂函数下降、直线下降或阶梯形下降。主要受缀块空间分布方式和缀块类优势度的交互影响;这类指数有5种：平均缀块形状指数、双对数回归分维数、缀块丰度、缀块丰度密度和Shannon多样性指数。第3类指数随空间粒度的变粗而增加。随缀块类优势度均等性的增加。尺度效应关系由阶梯形增加、对数函数增加、直线增加向幂函数增加过渡。尺度效应关系主要受缀块类优势度的影响;此类指数包括平均缀块面积、缀块面积标准差、最大缀块指数与聚集度。景观指数随空间粒度变化是一种1临界现象,当粒度大于或小于1临界值时,景观指数对空间粒度变化非常敏感。变化速率非常大。绝大部分情况下。真实景观粒度效应关系和曲线形状与模拟景观所得分析结果相似。说明模拟景观具有很好的代表性。文中也讨论了本研究结果与前人研究的异同。分析了造成差异的原因。景观指数的粒度效应关系与指数本身所反映的景观格局信息有一定关系,总体上来说。随粒度增加。缀块数、边界长度、缀块形状的复杂性、多样性将减小,而平均缀块面积和聚集度将增加。一系列的尺度效应图和不同景观指数的尺度效应关系可作为景观格局分析时指数选择、分析结果的解释和进行空间尺度推绎的参考。     

Riverine landscapes: taking landscape ecology into the water

1. Landscape ecology deals with the influence of spatial pattern on ecological processes. It considers the ecological consequences of where things are located in space, where they are relative to other things, and how these relationships and their consequences are contingent on the characteristics of the surrounding landscape mosaic at multiple scales in time and space. Traditionally, landscape ecologists have focused their attention on terrestrial ecosystems, and rivers and streams have been considered either as elements of landscape mosaics or as units that are linked to the terrestrial landscape by flows across boundaries or ecotones. Less often, the heterogeneity that exists within a river or stream has been viewed as a `riverscape' in its own right.
2. Landscape ecology can be unified about six central themes: (1) patches differ in quality (2) patch boundaries affect flows, (3) patch context matters, (4) connectivity is critical, (5) organisms are important, and (6) the importance of scale. Although riverine systems differ from terrestrial systems by virtue of the strong physical force of hydrology and the inherent connectivity provided by water flow, all of these themes apply equally to aquatic and terrestrial ecosystems, and to the linkages between the two.
3. Landscape ecology therefore has important insights to offer to the study of riverine ecosystems, but these systems may also provide excellent opportunities for developing and testing landscape ecological theory. The principles and approaches of landscape ecology should be extended to include freshwater systems; it is time to take the `land' out of landscape ecology.     

旅游发展对城市生态文明建设的影响及空间溢出效应——基于我国284个地级及以上城市的实证研究

生态文明建设是实现“美丽中国”的必由之路，旅游因其“绿色”属性与之联系十分密切，论证旅游发展能否促进生态文明建设并探究其空间溢出特征具有重要意义。在构建旅游发展对城市生态文明建设影响及空间溢出效应理论框架的基础上，通过熵权TOPSIS法对全国284个地级及以上城市2004—2019年生态文明建设水平(ECC)进行测度，使用空间杜宾模型揭示旅游发展对城市生态文明建设的影响及空间溢出效应。结果表明：(1)各城市ECC均取得不同程度提升，相对高值区集中于长江和黄河经济带下游沿线，低值区多分布在中西部地区；区域尺度下，各地区ECC长期呈“东—中—西”递减格局，内部发展差异性与其存在明显空间错位。(2)旅游发展能够显著促进“本地”和“邻地”城市生态文明建设，具体表现为“三轮驱动”下的水平提升，其对城市经济系统的驱动力显著大于生态和社会系统。(3)东、中、西部地区旅游发展对城市生态文明建设的影响和空间溢出效应均得到释放，空间异质性下二者作用强度与城市ECC基本“区域重叠”。(4)政策制定上，一方面在长期落实旅游业“生态优先”原则的基础上，加快旅游数字化建设和文旅融合步伐，充分释放其对生态文明建设的...     

洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价

以东、南、西洞庭湖区域君山岛、龙山、赤山岛龙虎山林场、明朗山、常德林场、和洑林场和桃源县天然次生林为对象,借鉴生态学有关生态系统内部均衡和均质原理,在森林生态系统(斑块)尺度,从空间结构的混交、竞争、空间分布格局3个方面分析提出空间优化的均质性目标、均质性指数及均质性评价方法和评价标准.结果表明:15个洞庭湖湿地调查林分平均均质性评价指数为0.2517.均质性评价的5个等级中处于l级和2级的林分为12个,占80％,处于3级的林分只有3个,仅占20％.说明洞庭湖各林分整体上在空间结构、生长环境和树种优势度等方面不具有明显优势,离理想空间结构差距太大;按照高程不同,洞庭湖湿地从湖沼到丘陵岗地,林分空间结构均质性特征逐渐增强.森林生态系统空间优化均质性目标及均质性指数的提出是森林可持续经营空间途径的拓展,为森林经营的理想空间结构及其表达探索一条新途径.     

大城市边缘区景观破碎化空间异质性——以北京市顺义区为例

探索大城市边缘区景观破碎化格局及其空间异质性特征,有助于把握景观动态的变化机制及其生态问题.以北京市顺义区这一典型大城市边缘区为例,基于土地利用分类数据,采用有效粒度尺寸方法,对1992年、1999年和2009年景观破碎化空间变异进行了地统计学分析,主要包括尺度依赖性、空间异质性、空间格局及其生态过程的分析.研究结果表明:1)景观破碎化空间变异具有明显的尺度依赖性特征,由空间自相关部分引起的空间异质性较高;1992年和1999年景观破碎化空间总变异相对缓和,2009年空间总变异强烈;通过不同尺度上的异质性对比,选取1000m幅度作为研究区景观破碎化的空间异质性分析较为适宜.2)景观破碎化空间异质性表现出明显的上升趋势,土地利用斑块破碎化不断加剧,其中1999-2009年间的表现尤为强烈.3)景观破碎化高值区呈现出由东部向西部转移的态势,并且其空间布局具有集聚性与分散性的显著特征,空间上相似属性聚集与相异属性聚集的空间格局十分突出.4)景观破碎化空间自相关作用主要来自高强度社会经济活动的影响,并表现出明显的区位特征.该研究结果可为土地、城镇规划以及景观生态建设提供参考.     

三江平原沼泽湿地景观空间格局变化

景观空间格局是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的排列,它是景观异质性的重要表现,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。这一研究可为环境资源的合理管理提供有价值的资料,已成为景观生态学研究的核心之一。通过选取斑块连接指数、分布质心和扩展等模型,来表征三江平原沼泽湿地景观近20a来空间格局变化情况。结果表明：（1）三江平原沼泽湿地的破碎化较为严重,斑块数量增加了46％,斑块密度净增加2倍。与1980年相比,1996年最大斑块面积缩小了63.57％,最大斑块周长缩短了52.47％。（2）三江平原沼泽湿地斑块间隙在不同时期都较大,且随着沼泽湿地面积的减小和斑块数量的增加,其斑块间隙越来越大,进一步说明沼泽湿地的破碎化较为厉害。（3）1980-1996年间三江平原沼泽湿地的分布质心向西南方向偏移了7.05km,1996-2000年向西北方向偏移了6.01km。（4）1980、1996、2000年三江平原沼泽湿地的扩展度分别接近于14.222、11.101和11.262。其值都远大于1,说明斑块形状与圆形相差较大,形状不规则。近20a来,人类活动对沼泽湿地空间格局变化的影响程度较大,1980-1996年尤为明显,而在1996-2000年,由于采取了保护措施,其影响程度开始变弱。     

黑河上游天然草地蝗虫空间异质性与分布格局

蝗虫空间分布格局是物种长期适应自然的结果,是蝗虫与环境、蝗虫之间关系的反映,有助于理解蝗虫发生学的环境背景。采用地统计学方法,在黑河上游山区天然草地研究了微生境影响下的蝗虫空间格局与异质性。结果表明:该区域5种优势种蝗虫的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;不同种类蝗虫样点之间空间依赖的范围为2.29—24.59 m;在蝗虫种群总异质性中随机部分引起的空间异质性占15.77%—88.64%。受食性和栖息地选择的影响,蝗虫种群形成了片状和斑块状的分布格局;尺度依赖性使蝗虫分布格局趋于多元化和繁杂化的特点,不同蝗虫种群之间相互交错嵌插,同种蝗虫高低值呈非均匀扩散,整体上形成了均衡性与互补性的斑块镶嵌结构,这种分布格局反映了蝗虫对生境和气候变化的多元适应性结构。     

耦合风险与服务的市域生态安全格局构建——以陕西省咸阳市为例

生态安全格局如何结合地域生态风险和地方生态需求进行构建,是该领域服务于国土空间治理并且能否有效应用的主要议题之一。本研究以咸阳市为对象,结合市域地貌形态、地域生态安全影响因素和景观特征,基于“源地”空间可达性和空间质量,融合形态学空间格局分析和生态抗性、生态连通性、生态系统服务价值综合评价结果,叠加生态梯度分析,以源地-廊道-节点的方式构建生态安全格局。结果表明: 咸阳市生态源地66个,总面积2506.65 km²,约占全市总面积的24.6%,主要分布于东北、西侧、中部山区;生态廊道106条,总长823.5 km,包括潜在廊道、水系、灌渠遗址、秦直道等自然与人文系统,沿生态源地向西北、南部渭河延伸;提升生态连通性的生态节点20处,主要分布于二道塬与旱腰带之间。