高速发展的景观生态学

景观生态学是生态学中一门年轻的分支学科,它的理论与方法和传统生态学有着本质的区别,它注重人类活动对景观格局与过程的影响.景观生态学为综合解决资源与环境问题提供了新的理论和方法,因而近年来受到高度重视.从景观生态学的理论框架、一般原理、研究方法和实际应用四个方面进行论述.     

景观生态学在大气污染研究中的应用

快速城市化和工业化进程造成了一系列大气污染问题,亟需在宏观尺度上解析大气污染时空分布规律。景观生态学关注格局与过程耦合,景观"源汇"理论可对应解析大气污染物的源与汇效应,将景观生态学的理论与方法引入大气污染研究中已成为解决当前区域发展与大气污染权衡的有效途径。从景观生态学视角辨识了景观与大气污染物的源汇关系,系统梳理了景观格局与大气污染的定量关系,指出当前景观格局指标仍需进一步完善以表征大气污染时空分布特征,而高质量大气污染物时空数据的缺乏是限制景观格局与大气污染过程耦合分析的重要因素,拓展应用景观"源汇"理论,定量解析景观格局对大气污染的源汇效应,同时进一步研发遥感反演技术,实现大气污染物分布格局的精细刻画,将为区域景观规划提供重要支撑。强化大气污染研究中的景观生态学分析途径,将有助于深化景观生态学格局与过程耦合研究体系,也将为景观可持续管理提供有力的科学支撑。     

多功能农业景观:内涵、进展与研究范式

多功能农业景观是景观尺度下农业多功能性的空间表征,具有生物多样性保护、田园风光留存和地域文化传承等多种重要的非经济功能。构建多功能农业景观是促进区域农业可持续发展与人类福祉提升的重要途径,同时也是多学科交叉的综合性研究。在已有景观生态学研究范式的基础上,探讨了多功能农业景观的内涵和国内外相关研究进展,并提出了"格局-功能-需求-管理"的多功能农业景观研究范式。与此同时,绘制了新研究范式的概念框架,通过划分四大研究模块具体分析了如何基于新研究范式开展多功能农业景观的构建、评价和管理等工作。本研究为实现区域农业景观的可持续发展和阐明多功能农业景观的内在运行机制奠定理论基础提供支持,为乡村生态景观营造关键问题的解决与多功能农业景观的实际构建提供帮助。     

国际景观生态学研究新进展

20世纪90年代中期以来,国际景观生态学发展迅速.景观生态学研究最为活跃的地区集中在北美、欧洲、大洋洲(澳大利亚)、东亚(中国),表明景观生态学理论、方法和应用的广泛性和越来越高的认知度.从研究内容上看,景观生态评价、规划和模拟一直占居主导地位,其次是景观生态保护与生态恢复、景观生态学的理论探讨.随着景观生态学研究的深入,以科学和实践问题为导向的学科交叉与融合不断加强,促进了景观生态学新的学科生长点的形成和发展,主要包括水域景观生态学、景观遗传学、多功能景观研究、景观综合模拟、景观生态与可持续性科学.在全球化背景下,中国的景观生态学研究也已经取得了长足进展,国际同行开始关注并在重要学术刊物上评介中国的景观生态学研究,标志着中国景观生态学已逐步走上国际舞台.然而,中国景观生态学进一步发展的挑战和机遇并存.中国科学家需要抓住人类对可持续发展和可持续性科学的共同夙求,放眼国际前沿、服务本土需求,从中国自身的特色出发,关注受人类干扰的和以人为主导的景观,以景观格局与生态过程的多尺度、多维度耦合研究为核心,区域综合与区内分异并重,推动综合整体性景观生态学的建立和完善.     

基于"斑块-廊道-基质"和"源-流-汇"范式景观格局分析的景观生态学工具箱原理与应用

景观格局的定量分析是评价其对生态过程影响的先决条件,也是生态系统规划和管理的重要依据。当前的景观格局分析软件都仅提供基于"斑块-廊道-基质"景观分析范式的格局指数计算,不包含基于"源-流-汇"的范式的指数计算。这不仅无法适应景观生态学理论的发展,也无法满足大数据时代对计算场景和速率的需求。针对该问题,在研发基于"源-流-汇"的范式的指数算法的基础上,开发了景观生态学工具箱(Landscape Ecology Toolbox,LET)。不仅同时提供基于两种分析范式下的景观格局指数计算,也提供了图形用户界面和命令行两种运行方式。在对LET主要功能进行介绍的基础上,将LET同现有景观分析软件在操作逻辑、景观指数计算范围、特色功能等方面进行了详细的对比,最后对软件未来的发展方向进行了讨论。     

森林景观生态研究现状与展望

综述了国内外森林景观及其动态研究的4个领域：森林景观管理与景观质量控制、森林景观格局与功能相互关系、森林景观生态过程模拟模型和决策模型、河岸景观生态的研究。并进一步指出了我国在森林景观生态研究领域中存在的问题：森林景观的研究基础不足,研究手段、方法相对落后,研究案例和成果有限。同时,还提出了森林景观生态研究的发展方向。     

动物移动网络研究对景观生态学的贡献

景观生态学在其发展之初的20世纪80年代, 提出了关于景观网络研究(包括景观网络概念、网络结构指数和景观连接度)的基本构想, 这些构想需要在景观过程的研究中逐渐被落实和发展。动物移动过程因动物在斑块或廊道上有着独特丰富的属性特征、与周围资源环境之间存在复杂反馈而区别于无机物运移的景观过程, 则动物移动网络研究在实现关于景观网络研究的基本构想、推动景观生态学发展中贡献独特。因此, 总结动物移动网络研究的来源脉络及其对景观生态学的理论贡献对于景观网络领域和景观生态学学科的发展都具有重要意义。本文抓住景观生态学发展之初提出的关于景观网络研究的基本构想, 寻找和剖析其中所蕴含的景观生态学思想, 追踪这些思想如何被落实、发展、并形成目前的三个热点方向: 动物移动网络模拟、重要值评价和景观连接度分析; 总结这三个方向的研究进展, 指出整合动物的空间行为特征是必然发展趋势; 揭示出动物移动网络研究始终都以发掘斑块或廊道的动物有机体的属性特征(如种群数量)、以及描述这种属性在不同斑块或廊道之间的差异和联系为方向, 正是这种属性的发掘有效地落实、发展和丰富了关于景观网络研究的最初构想, 对景观生态学的贡献比其他过程更为独特。文章还总结了我国动物移动网络研究与国际研究相比较为滞后的现状, 指出其暂时尚未显示出对我国景观生态学的独特贡献; 强调发展源于跟踪定位数据的动物空间行为生态学研究是减小差距的重要、必要前提。期望本文能引发关于景观网络乃至景观生态学理论发展的方向性思考, 为研究者提供参考。     

景观生态学中的十大研究论题

近年来 ,景观生态学在理论、方法及应用诸方面均取得了长足发展。但作为一个迅速发展中的学科 ,景观生态学尚面临着许多新的问题和挑战。基于两次相关论题的国际研讨会 ,概述当今景观生态学十大研究论题 ,以促进国内该学科的全面发展。     

景观生态学在近海资源环境中的应用——论海洋景观生态学的发展

长期以来,景观生态学研究主要集中于陆地景观生态研究,并在土地利用、植被退化等方面取得了长足的进展,而在海洋领域涉足颇少.论述了景观生态学在海洋赤潮景观、海洋溢油景观、海域使用景观、滨海湿地景观、海岛景观和海洋环境污染景观等方面的应用前景,并就海洋景观生态学发展几点认识进行了深入探讨,如海洋景观的均质性与异质性、海洋景观格局与生态过程的关系、边缘效应与海岸带、海洋景观评价与评估、海洋景观模型等,目的是为景观生态学在海洋资源环境中的应用、海洋景观生态学的发展探索新的方向.     

Fluvial landscape ecology: addressing uniqueness within the river discontinuum

1. As rivers and streams are patchy and strongly hierarchical systems, a hierarchical patch dynamics perspective can be used as a framework for visualising interactions between structure and function in fluvial landscapes. The perspective is useful for addressing fundamental attributes of lotic ecosystems, such as heterogeneity, hierarchy, directionality and process feedback occurring across spatial scales and for illustrating spatio‐temporal linkages between disparate concepts in lotic system ecology such as the River Continuum Concept, the Serial Discontinuity Concept, the Flood Pulse Concept and the Hyporheic Corridor Concept. 2. At coarse spatial scales, the hierarchical patch dynamics perspective describes each river network as a unique, patchy discontinuum from headwaters to mouth. The discontinuum is comprised of a longitudinal series of alternating stream segments with different geomorphological structures. Each confluence in the steam network further punctuates the discontinuum because the sudden change in stream characteristics can create a `gap' in the expected pattern of downstream transitions. The discontinuum view recognises general trends in habitat characteristics along the longitudinal profile, but creates a framework for studying and understanding the ecological importance of each stream's individual pattern of habitat transitions along longitudinal, lateral or vertical vectors at any scale. 3. Object‐oriented modelling and programming techniques provide a means for developing robust, quantitative simulation models that describe the dynamic structure of patch hierarchies. Such models can simulate how the structure and function of lotic ecosystems are influenced by the landscape context of the system (the ecological conditions within which the system is set) and the metastructure (structural characteristics and juxtaposition) of finer‐scale patches comprising the system. 4. A simple object‐oriented, multiscale, discontinuum model of solute transformation and biological response along a stream channel illustrates how changing the branching pattern of a stream and the arrangement of its component patches along the downstream profile will result in substantial changes in predicted patterns of solute concentration and biotic community structure. 5. The importance of context, structure, and metastructure in determining lotic ecosystem function serves to underscore 27 ) concept that `every stream is likely to be individual.' Advancing the discipline of fluvial landscape ecology provides an excellent opportunity to develop general concepts and tools that address the individual character of each stream network and integrate the concept of `uniqueness within the river discontinuum' into our ecological understanding of rivers and streams.     

城市河流的景观生态学研究:概念框架

城市河流作为城市景观中一种重要的生态廊道,其功能的正常实现与否关系到整个城市的可持续发展。通过分析当前城市河流的研究概况,发现应用景观生态学原理对城市河流展开多尺度、多学科的综合研究是实现“自然-人类-水体”可持续发展的必然趋势。从景观生态学的角度出发,结合城市河流的特点,提出了更为综合的、景观水平上的城市河流研究的概念框架。特别针对景观生态学研究的核心问题,对城市河流的研究尺度、格局分析、干扰程度等重要方面进行了详细论述,以期在景观水平上构建城市河流的可持续发展预案。     

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.     

山地景观生态学研究进展

山地环境对全球变化的高度敏感性及其在陆地淡水资源与生物资源方面的巨大影响,推动山地景观生态学迅猛发展。在系统分析2000年以来山地景观生态学文献计量基础上,针对山地景观生态学主要学科方向与科学问题,以山地垂直带谱结构分布模式与形成机制,山地景观生态功能的分布格局与驱动因素,山地景观生态结构与格局对全球变化的响应等三大领域为重点,综述了自2000年以来的主要研究进展和取得的新认识,归纳了每个领域现阶段存在的主要前沿问题。围绕上述山地景观生态学重点领域,提出了山地景观生态学未来重点发展的6个研究方向:全球山地环境变化综合观测网络与方法、山地多维景观生态格局与时空变化规律及其驱动机制、整合景观生态学方法的林线动态与机制研究、山地生物生产力和物种多样性变化与模拟、景观生态水碳耦合循环变化与影响、山地垂直带谱结构理论与模式等,为进一步推动山地景观生态学发展、准确理解山地环境对全球变化的响应规律及其影响提供理论参考。     

丘陵区生态农业旅游的垂直景观生态研究

针对城郊丘陵区的地貌特征,生态农业旅游景观应按坡度和等高线布置,形成山顶水保林带、坡上桃树带、坡中枇杷带、坡下特种瓜果带、山底特色水域带的垂直生态景观模式。这种模式不仅具有良好的景观效果,也产生了很好的生态效益。试验区植被覆盖率显著提高,物种多样性得到了恢复,景观林带内的气温和土温降低、温度日变幅减少、空气相对湿度增加,这种效果由弱至强依次表现为农作地、水保林、经果林。果园自然生草、种植牧草后有利于降低土壤和空气温度、减少温度日变幅、增加空气相对湿度和防治水土流失的效果。     

测定温度的转化糖方法及其在景观生态学研究中的应用

通过理论分析,室内实验和野外实测对测定温度的转化糖方法进行了研究,获得如下结论：①该方法的测定结果能有效地反映小尺度景观单元中和各种群落内部的平均温度特征。②调整样品ＰＨ值,能使转化糖方法适用于多种研究地区和多种观测时段;③该方法能够方便而经济地实现在大量不同景观部位和不同群落类型中实现同步测定,也能在难以设置仪器的条件中进行测定;④转化糖方法所测之“效应温度”直接反映了温度对反应过程中的作用程度,因此,对生态过程中与温度之间的关系的研究具有特殊意义。     

流域生态学——生态学研究的一个新领域

由于人类不合理开发和利用自然资源,造成了流域生态环境的重大破坏,为了合理开放流域资源和保护生态环境,非常有必要开展流域生态学的研究。文中系统阐述了流域生态学的重要意义、主要研究内容和方法。流域生态学属于宏观生态学的研究领域,主要借助于宏观生态学的研究方法。流域生态学与目前生态学最关注的“全球变化、生物多样性和可持续发展”3个研究问题紧密结合在一起,极具研究价值,建议开展广泛深入的研究。     

中国景观生态学发展历程与未来研究重点

景观生态学从其诞生到现在,已经历了70余年。中国景观生态学的发展从其引入,到发展、壮大、逐渐成熟,也经历了30余年。在这个发展过程中,中国景观生态学在跟踪国际前沿研究基础上,结合中国实际情况开展了大量研究,在许多研究领域取得了重要进展。简述了国际景观生态学会成立与发展过程,通过系统综述中国景观生态学文献,重点分析了中国景观生态学的发展历程;根据中国景观生态学研究特点,将中国景观生态学发展划分为五个阶段:摸索与酝酿阶段(20世纪80年代以前)、吸收与消化阶段(1980—1988年)、实践与迅速发展阶段(1989—2000)、发展与思索阶段(2001—2010)、思考与创新阶段(2011—?)。在此基础上,重点从土地利用格局与生态过程及尺度效应、城市生态用地与景观安全格局构建、景观生态规划与自然保护区网络优化、森林景观动态模拟与生态系统管理、绿洲景观演变与生态水文过程、景观破碎化与遗传多样性保护、多水塘系统与湿地景观格局设计、稻-鸭/鱼农田景观与生态系统健康、梯田文化景观与多功能维持、源汇景观格局分析与水土流失危险评价等方面系统分析了中国景观生态学研究的特点。最后从学科发展与理论研究、重点研究地区和应用实践三个方面分析了中国景观生态学未来发展的重点方向。     

1981-2015年我国大陆地区景观生态学研究文献分析

在我国大陆地区,景观生态学已走过35周年,国际景观生态学会中国分会已经正式成立20周年。以“景观生态学”为主题词,检索得到1981-2015年我国大陆地区景观生态学学者发表的相关文献,对文献数量、文献期刊分布、文献所属研究机构、文献内容和文献国际影响力5个方面进行统计分析,得到关于我国大陆地区景观生态学研究发展历程和现状的几点认识。（1）我国大陆地区景观生态学研究按发表文献数量状况可划分为3个阶段：1981-1989年,景观生态相关研究较少,学科处于引进、吸收的初始阶段;1990-2006年,文献数量迅猛增长,我国大陆地区景观生态学学科发展成熟并壮大;2007年至今,景观生态学研究平稳发展,在思索中寻求创新。（2）我国大陆地区景观生态学研究文献发表刊物以生态、农业、资源与环境、地理测绘和园林领域刊物为主,刊物影响因子差别明显,景观生态学专业期刊在我国大陆地区有所欠缺。（3）景观生态学研究机构主要为以中国科学院生态环境研究中心和中国科学院沈阳应用生态研究所为代表的中国科学院研究所和以北京大学、北京林业大学和北京师范大学为代表的高校,各研究机构发挥所处地理环境优势和自身学科特色,对不同类型景观展开深入研究。（4）我国大陆地区景观生态学研究内容主要包括学科理论与技术方法、景观格局-生态过程-尺度的相互作用机制、景观生态学的部门应用等,其研究主题包括城市、农业、湿地、园林、气候变化、生物多样性、景观可持续等众多方面,其研究范式正经历着从“格局-过程-尺度”向“格局-过程-服务-可持续性”的变化过程。（5）就英文文献的发文量和被引频次而言,我国大陆地区景观生态学研究是国际景观生态学研究的重要组成部分,但其国际影响力有待于进一步提升。     

基于景观生态学原理的生态网络构建方法比较与评价

构建良好的生态网络是国土空间生态修复的重要内容,对保障区域生态安全,提高景观连通性、保护生物多样性具有重要意义。基于景观生态学原理,遵循“生态源地识别-综合阻力面构建-生态网络生成”基本模式构建区域生态网络是相关研究的主流做法。但该模式内部各环节所依赖的理论基础差异较大,相应的细化思路方法多元,考虑到尺度特征和景观的空间异质性,综合评估不同方法组合下研究结果的差异对深化原理认知和有效指导实践都具有重要意义。考虑到采用景观生态学原理构建生态网络中各环节技术方法的差异性,选取生态源地识别的4种方法、综合阻力面构建的2种方法以及生态网络生成的2种方法,分别基于最小累积阻力模型和电路理论对比两个视角,通过方法组合形成相应的生态网络并进行对比分析。研究结果表明：(1)由于原理差异,各环节下不同方法的分析结果具有显著差异,主要表现在生态源地的数量、面积和空间分布;阻力面高阻力值分布状况;以及生态廊道、生态节点的数量与格局特征等方面;(2)在基于最小累积阻力模型原理的对比方案中,构建包含Harary指数、整体连通性指数、可能连通性指数、成本比、网络密度、效能鲁棒性和廊道密度7个指标的评价体系,对该方...     

生态学研究的新领域--分子生态学

分子生态是生态学的一个新的研究领域。它采用分子生物学的技术与方法来研究生态活动规律的分子机理。本文简要介绍了分子生态学的定义、研究内容、研究方法和研究热点等,以期描述出分子生态学的概貌。