三江平原流域湿地景观破碎化过程研究

以流域为研究单元,利用历史图件和遥感数据资料及GIS技术,系统分析了该区典型流域50年来湿地景观的破碎化过程.结果表明,该区湿地景观破碎化在斑块个体和空间结构两方面变化极大.景观斑块个体变化主要表现为最大斑块、平均斑块面积不断缩小,斑块密度不断增大,斑块形状破碎化指数不断增大,景观内部生境面积破碎化指数不断上升;空间结构变化主要表现为湿地景观由初始基质景观逐渐变为河岸带景观;同时,随着农田面积逐渐扩大,隔离湿地斑体数量不断上升,隔离度不断增大;景观空间分布模式由“大陆-岛屿模式”向“卫星型模式”转变,最后变化为“完全隔离型模式”.导致该区湿地景观破碎化的主导因素是大规模的农业开发,反映了人类活动对湿地景观的巨大影响.     

锦州湾沿海经济开发区景观格局动态变化

综合运用GIS、RS及景观生态学的理论和方法,对锦州湾沿海经济开发区1992年TM、2000年ETM和2007年TM遥感影像进行解译,在类型和景观2个水平上分别对研究区的景观格局及其动态变化进行分析。结果表明:15年间,研究区的景观格局特征变化显著;从景观总体水平上看,景观斑块总数显著增加,斑块密度不断增大,最大斑块指数明显降低,景观形状日趋复杂;从斑块类型水平上看,耕地、林地和未利用地面积减少,斑块数目增多,破碎化程度增加,连通性降低;城镇用地、农村居民点及交通工矿用地面积显著增加,斑块分维指数增大,连通性增强;人口增加和社会经济的迅猛发展,公路铁路等基础建设投资的扩大对景观空间结构有着强烈的影响,使景观破碎化程度加深。     

湿地生物连通性影响因素及测度方法研究进展

湿地是地球上最多样化和最具生产力的生态系统之一,但近年来由于人类活动的频繁干扰,自然环境以前所未有的速度变化,两者的协同作用导致湿地呈现破碎化趋势。湿地的退化、转化使得湿地生物连通性减弱。良好的湿地生物连通性有利于湿地生态系统服务功能的维持、生物多样性的保护以及生物对气候变化适应水平的提高。因此理解、评估和保护生物连通性对于湿地生态系统而言至关重要。综述了湿地生物连通性的定义、总结了生物连通发生与变化的四个相互作用因子,从结构连通性、功能连通性两个测定角度,论述动物、植物和微生物三类研究对象生物连通性的测度方法,最后从湿地生物连通的时空尺度,连通与物质循环的耦合关系,湿地生物连通性评估分析模型改进角度提出了未来的研究方向,从而确保湿地生物连通网络的完整有效。可为湿地生物多样性、湿地保护和管理提供新的思路。     

生物入侵对鸟类的生态影响

生物入侵是全球生物多样性面临的最主要威胁之一, 入侵种在改变入侵地环境的同时也使当地的生物受到极大影响。鸟类在生态系统中处于较高的营养级, 生态系统中任何一个环节的变化都可能对鸟类造成一定的影响。本文回顾了哺乳动物、鸟类、无脊椎动物和植物等不同生物类群的入侵对本地鸟类生态影响方面的研究进展。外来生物对鸟类的影响主要表现在以下几方面: (1)外来哺乳动物对成鸟、幼鸟或鸟卵的捕食作用; (2)外来鸟类与本地鸟类竞争栖息地和食物资源, 与当地的近缘种杂交而造成基因流失; (3)外来无脊椎动物改变本地鸟类的栖息环境和食物状况, 甚至直接捕食本地鸟类; (4)外来植物入侵改变入侵地的植物群落组成和结构, 造成本地鸟类的栖息地丧失或破碎化, 并通过改变入侵地生态系统的食物链结构而对高营养级的鸟类产生影响。最后, 作者还提出了该领域有待解决的问题和今后可能的研究方向。     

栖息地破碎化与鸟类生存

栖息地破碎化给野生动物带来的不良后果是全球生态学家和保护生物学家共同关心的问题.自从提出栖息地破碎化是导致生物多样性丧失的关键因素之一的论点后,近20年来,栖息地破碎化研究一直是生态学和保护生物学最活跃的前沿研究领域之一.栖息地破碎化是一动态过程,可在多尺度上发生并蕴涵着复杂的空间模式变化.栖息地破碎化对鸟类的生态学效应主要体现在面积效应、隔离效应和边缘效应等.这些效应影响着鸟类的分布、基因交流、种群动态、扩散行为、种间关系和生活史特征等,最终影响着鸟类的生存.介绍和总结了栖息地破碎化过程、研究的理论依据及栖息地破碎化对鸟类生存产生的诸多影响.     

捕食系统时空动态对非对称的Allee效应的响应

虽然具有Allee效应的捕食系统动态已得到了广泛的研究,但很少有研究关注同一系统中不同种群受Allee效应影响情况.本文将考虑捕食、食饵种群分别受.Allee效应的影响,利用常微分方程与元胞自动机建立空间隐含(非空间)与显含的捕食模型,并讨论了Allee效应对捕食、食饵种群相互作用的非对称影响.空间隐含模型的模拟结果显示,捕食系统的稳定性与哪一个种群受Allee效应影响有关.当食饵种群受到中等强度Allee效应影响时,系统从稳定变为振荡状态.然而,捕食种群受Allee效应影响可使系统振动减弱并迅速达到稳定.空间显含模型的模拟结果表明,在概率转化模式下Allee效应可促使空间异质化,而捕食种群受Allee效应影响时空间异质化比食饵种群受影响时更强.此外,考虑统计随机性后发现两种群分别受Allee效应影响时种群呈现出两种分布模式:聚集型和界限型.特别当食饵受Allee效应,加之空间结构及统计随机性的作用,捕食系统出现一种矛盾的现象.     

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。     

1980—2015年秦岭地区景观格局变化及其对人为干扰的响应

了解景观格局变化及其对人为干扰的响应对于生态系统保护和管理具有重要意义.本研究利用秦岭地区1980—2015年土地利用数据,基于景观格局指数和地表覆盖分类系统,构建景观格局脆弱度指数和人为干扰度,研究了秦岭地区景观格局时空变化及其对人为干扰的响应.结果表明: 1980—2015年,秦岭地区景观破碎化程度逐渐增加,景观形状变得复杂,景观聚集度、连通性降低,景观格局指数空间分布呈现明显的地形分异特征;景观格局脆弱性整体呈下降趋势,其中,低脆弱区空间格局变化比较明显,主要以西安市、汉中市为中心向周围区域扩张;景观格局人为干扰程度逐渐增加,空间分布表现为东部高、西部低,北坡高、南坡低,周边高、中间低;人为干扰度越大,景观格局脆弱度、斑块密度、Shannon多样性指数越大,聚集指数、最大斑块指数越小;人为干扰程度对景观格局脆弱度影响逐渐减弱,对Shannon多样性指数、最大斑块指数的影响逐渐增强,而对斑块密度、聚集指数的影响变化不明显.     

澜沧县景观格局变化及其生态系统服务价值评价

近10 年来由于澜沧县退耕还林工程的实施以及人工园林的大规模引种, 使整体的景观格局发生改变, 相应的生态系统服务价值也发生了改变。以澜沧县为研究区, 基于2000 年、2005 年、2010 年三期TM 影像的解译结果, 对研究区2000 年-2010 年景观格局指数变化进行分析, 研究景观格局演变规律。并运用生态系统服务价值估算方法, 分析景观格局演变对研究区生态系统服务价值影响。结果表明: (1)澜沧县十年间有林地、人工园林、水域和乡镇用地面积增加, 水田、旱地、灌木林、荒草地面积减少; 同类型斑块集中程度上升, 破碎化程度减少, 景观分布朝着不均匀的方向发展, 景观异质性逐渐降低; (2)澜沧县生态系统服务价值量呈增长趋势, 生态系统服务主要为调节服务, 原材料生产、气体调节、气候调节、水文调节和提供美学景观等生态系统服务改善较大; 从空间变化来看, 中部、北部和南部区域生态系统服务价值明显增加, 仅东部区域有所减少; (3)生态系统服务价值与斑块密度、形状指数、分离度、香浓多样性指数、香浓均匀度指数呈负相关, 与最大形状指数、蔓延度、聚集度均呈现正相关。研究说明自然景观被干扰并不意味着生态服务功能的退化, 生态价值估算不仅要分析时间变化, 还要考虑空间的变化。同时, 政策导向和经济发展是研究区生态环境改善的主要驱动力。     

基于复杂网络的生态系统稳定性与生态多样性

生态多样性和稳定性之间的内在机理一直是研究热点。本文利用复杂网络理论,根据具体的阔叶混交林生态系统,把物种看成是节点,物种间的捕食关系看成是有向边,物种之间捕食依赖程度看成是边权,构建食物网的复杂有向加权网络。在随机或有选择地移除网络节点的情况下,利用相关指标,计算系统的稳定性和多样性,研究它们之间的关联性。结果表明,在阔叶混交林生态系统中,特定物种的丧失使生态多样性降低,影响了生态系统中能量供求的平衡关系,引起相关物种生活习性的改变,转而对其他物种加大捕食力度,使原本稳定的捕食关系逐渐破裂。捕食关系的不断破裂最终促使生态系统的稳定性下降。因此,在阔叶混交林生态系统中,生态多样性的丧失会降低系统的稳定性,多样性与稳定性呈正相关。     

黄土区农业景观空间格局分析

景观空间格局分析是景观生态学研究的核心问题之一。本文用地理信息系统,分维分析和统计分析相结合,以１∶１万土地利用现状图为基础,选取斑块大小、分维数、斑块伸长指数、多样性、优势度、相对丰富度、破碎度等指标,陕北米脂县泉家沟流域农业景观的空间格局。结果显示,乔木林地、坡耕地、果园、草地和梯田农地的分维数较低,坝地、水库、灌溉农田、居信用地和灌木林地的人维数较高,斑块形状较为复杂。随着斑块面积的增加,农     

Impacts of forest fragmentation on species composition and forest structure in the temperate landscape of southern Chile

Aim Few studies have explicitly examined the influence of spatial attributes of forest fragments when examining the impacts of fragmentation on woody species. The aim of this study was to assess the diverse impacts of fragmentation on forest habitats by integrating landscape‐level and species‐level approaches. Location The investigation was undertaken in temperate rain forests located in southern Chile. This ecosystem is characterized by high endemism and by intensive recent changes in land use. Method Measures of diversity, richness, species composition, forest structure and anthropogenic disturbances were related to spatial attributes of the landscape (size, shape, connectivity, isolation and interior forest area) of forest fragments using generalized linear models. A total of 63 sampling plots distributed in 51 forest fragments with different spatial attributes were sampled. Results Patch size was the most important attribute influencing different measures of species composition, stand structure and anthropogenic disturbances. The abundance of tree and shrub species associated with interior and edge habitats was significantly related to variation in patch size. Basal area, a measure of forest structure, significantly declined with decreasing patch size, suggesting that fragmentation is affecting successional processes in the remaining forests. Small patches also displayed a greater number of stumps, animal trails and cow pats, and lower values of canopy cover as a result of selective logging and livestock grazing in relatively accessible fragments. However, tree richness and β‐diversity of tree species were not significantly related to fragmentation. Main conclusions This study demonstrates that progressive fragmentation by logging and clearance is associated with dramatic changes in the structure and composition of the temperate forests in southern Chile. If this fragmentation process continues, the ability of the remnant forests to maintain their original biodiversity and ecological processes will be significantly reduced.     

A structural equation modeling approach for formalizing and evaluating ecological integrity in terrestrial ecosystems

Ecological integrity is a functional property that integrates habitat functions and species information for maintaining key ecological interactions in predator-prey systems. As a functional property, ecological integrity can be modeled as a latent concept from observable spatial attributes that measure the ecosystem's capacity to provide suitable habitat conditions for apex predators. Ecological integrity is a tri-dimensional concept that stems from “stable”, “concurrent” and “intact” conditions. A theoretical framework and a methodology is presented here for modeling ecological integrity from observable attributes (as GIS layers) to obtain a spatial representation of the integrity condition. From a theoretical framework, the ecological integrity concept is obtained with a structural equation modeling approach, where several other latent variables are obtained for characterizing a hierarchical network of spatial information. Later on, these observable attributes, and several latent modeled variables are translated into sources of geographic information that can be used to monitor changes in the natural remnant areas due to human impacts. When examining the direct, indirect and total effects of habitat loss and fragmentation on ecological integrity, spatial intactness (e.g., the amount of remnant habitat and connectivity) and stability (resistance in the interaction network and mobile links) are the attributes more affected by the pathway effects. The balance of the formative parameters obtained for the model supports the idea that ecosystems that have a high degree of integrity should maintain a high level of stability, self-organization and naturalness. These attributes are achieved when spatial habitat intactness and species interactions are maintained.     

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.     

城市绿色空间格局的定量化方法研究进展

城市绿色空间格局的变化是影响城市生态系统社会、经济与生态功能的重要因素.在分析城市绿地数量和结构时空动态变化的基础上,重点综述了城市绿地斑块和廊道连接的景观格局指数法和网络分析方法,探讨了城市绿地与居住用地的空间交互作用以及可达性分析方法,比较了城市绿地沿城乡分布的梯度分析方法.并总结了城市绿色空间格局研究的热点领域,包括城市绿色空间格局的空间显式表征和多尺度分析,以及格局的定量研究与规划的结合,并应用于生态系统服务的评价.     

基于MSPA与最小路径方法的巴中西部新城生态网络构建

目前快速城市化导致了生境斑块的日益破碎化,景观之间的连通性不断降低。构建生态网络可以连接破碎的生境斑块,增加绿地景观的连通性,对生物多样性保护具有重要意义。以高度景观破碎化的四川省巴中西部新城为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,提取出对研究区生态网络构建具有重要生态意义的核心区和桥接区两类景观要素,并选用整体连通性(IIC)、可能连通性(PC)和斑块重要性(d I)等景观指数,分别对核心区和桥接区进行景观连接度评价,遴选出对维持景观连通性贡献最大的10个核心区生境斑块作为生态网络的源地,并根据斑块对维持景观连通的重要性程度将其他核心区和桥接区进行类型划分,以此作为景观阻力的赋值依据,融入消费面模型中,最后采用最小路径方法构建了研究区潜在的生态网络,并基于重力模型对重要生态廊道进行了识别与提取,在此基础上有针对性地提出了生态网络优化的对策。研究结果表明,MSPA方法能够科学的辨识出研究区内对生态保护具有重要意义的结构性要素,例如作为物种栖息地的核心区和物种迁移通道的桥接区,这些要素是生态网络的重要组成部分;景观连通性的计算,明确了研究区景观要素的保护重点,为最小路径方法中的景观阻力赋值提供了重要的参考信息;基于MSPA与最小路径方法的生态网络分析框架综合了现有景观结构性要素识别、连通性分析以及物种潜在迁移路径分析等方法,将景观中潜在的生态源地和结构性廊道的连通性作为构建生态网络的重要基础和主要依据,从而使得生态网络的构建更科学。研究结果可为高度破碎化地区生态网络的构建提供重要的参考与依据,对其他地区生态网络的构建也具有一定的借鉴意义。     

绿色基础设施格局变化及其驱动因素——以南京市为例

随着城市生态环境问题的不断涌现,绿色基础设施的服务功能与保障作用日益凸显,成为解决生态环境问题、推进城市绿色发展的有效途径。以南京市为研究区,运用形态学空间分析方法与GIS分析技术,从总体规模、连通性及其构成要素方面,综合测度绿色基础设施时空格局变化,并对其驱动因素进行分析。结果表明：2000-2020年,南京市绿色基础设施总体规模先增后减,但连通性不断下降;由于高淳区、六合区和栖霞区大型斑块的萎缩,自然生态要素面积总体减少;半自然及人工要素主要以零散小面积斑块增加为主,由中心城区向外围呈不断扩张趋势;南京市绿色基础设施格局变化受多种因素的共同影响。其中,地形、气候、水文条件等自然禀赋条件起基础性作用;人口、产业、投入等区域发展水平是主要推动力,社会文化氛围与决策管理导向则具有一定的引导作用。     

Trophic disruption: a meta‐analysis of how habitat fragmentation affects resource consumption in terrestrial arthropod systems

Habitat fragmentation is a complex process that affects ecological systems in diverse ways, altering everything from population persistence to ecosystem function. Despite widespread recognition that habitat fragmentation can influence food web interactions, consensus on the factors underlying variation in the impacts of fragmentation across systems remains elusive. In this study, we conduct a systematic review and meta‐analysis to quantify the effects of habitat fragmentation and spatial habitat structure on resource consumption in terrestrial arthropod food webs. Across 419 studies, we found a negative overall effect of fragmentation on resource consumption. Variation in effect size was extensive but predictable. Specifically, resource consumption was reduced on small, isolated habitat fragments, higher at patch edges, and neutral with respect to landscape‐scale spatial variables. In general, resource consumption increased in fragmented settings for habitat generalist consumers but decreased for specialist consumers. Our study demonstrates widespread disruption of trophic interactions in fragmented habitats and describes variation among studies that is largely predictable based on the ecological traits of the interacting species. We highlight future prospects for understanding how changes in spatial habitat structure may influence trophic modules and food webs.     

Functional responses and scaling in predator-prey interactions of marine fishes: contemporary issues and emerging concepts

Predator-prey interactions are a primary structuring force vital to the resilience of marine communities and sustainability of the world's oceans. Human influences on marine ecosystems mediate changes in species interactions. This generality is evinced by the cascading effects of overharvesting top predators on the structure and function of marine ecosystems. It follows that ecological forecasting, ecosystem management, and marine spatial planning require a better understanding of food web relationships. Characterising and scaling predator-prey interactions for use in tactical and strategic tools (i.e. multi-species management and ecosystem models) are paramount in this effort. Here, we explore what issues are involved and must be considered to advance the use of predator-prey theory in the context of marine fisheries science. We address pertinent contemporary ecological issues including (1) the approaches and complexities of evaluating predator responses in marine systems; (2) the 'scaling up' of predator-prey interactions to the population, community, and ecosystem level; (3) the role of predator-prey theory in contemporary fisheries and ecosystem modelling approaches; and (4) directions for the future. Our intent is to point out needed research directions that will improve our understanding of predator-prey interactions in the context of the sustainable marine fisheries and ecosystem management.     

基于生态网络的江苏省生态空间连通性变化研究

经济社会高速发展背景下,人类土地利用强度加大,部分地区生境斑块趋于破碎,生物交流通道趋于阻断,研究生态空间连通性变化,有针对性的进行保护和修复,对区域可持续发展意义重大。研究以江苏省为例,采用形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA）方法分析景观格局变化并识别重要生态源地破碎与新增情况,利用最小累积阻力（Minimum Cumulative Resistance,MCR）模型构建生态网络并分析生态空间连通性。研究选取整体连通性指数量化斑块/廊道的相对重要性;结合生态网络结构,具体分析廊道连通性的变化、原因及其影响;并运用电路理论、障碍改善方法识别廊道维护与疏通关键点,提出生态网络保护和修复建议。研究结果表明：（1）2000-2015年,江苏省生态网络呈现西密东疏的格局,局部地区生态节点破碎12处,新增5处,源地斑块整体趋于破碎;（2）新沂市马陵山风景区等6处节点的破碎使北部生态网络多条廊道结构功能下降,亟须修复;（3）因沿河防护林及道路林网建设,中部网络与北部网络间廊道连通性有所改善,但缺乏中间节点;（4）丹阳市打雁山丘陵节点的破碎使南部网络与长江湿地间联系削弱,宁镇山脉的结构重要性相对凸显;（5）东部沿海滩涂节点与其他节点间的联系尚处于薄弱状态,有待改善;（6）建议修复生态节点7处,新增生态节点7处,建设踏脚石44处,维护廊道关键点18处,疏通其中5处。