景觀破碎化與生態(tài)學(xué)模型 文獻(xiàn)綜述.docx

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文文獻(xiàn)綜述摘要：通過(guò)對(duì)濕地景觀的調(diào)查，進(jìn)行生態(tài)學(xué)模型及景觀破碎化的研究，將其聯(lián)系發(fā)展，得到生態(tài)學(xué)模型在濕地景觀破碎化中的應(yīng)用。景觀破碎化就是在自然過(guò)程或人為活動(dòng)影響下，連續(xù)的整體景觀轉(zhuǎn)變?yōu)榉指詈推扑榈木坝^鑲嵌體的過(guò)程。生態(tài)學(xué)模型是依據(jù)生態(tài)學(xué)原理,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法描述生物個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)數(shù)量變化過(guò)程的模型。常用的生態(tài)學(xué)模型有描述生物種群數(shù)量變動(dòng)關(guān)系的模型，考慮到生物種群年齡結(jié)構(gòu)的列維斯一列斯里矩陣模型以及分析生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)變換和能量轉(zhuǎn)化的分室模型等。濕地景觀就是介于陸地與水域之間的，為水體暫時(shí)或永久覆蓋的景觀，包括沼澤、河灘、湖泊、河口和水深小于6 m的海域。關(guān)鍵詞：濕地景觀；景觀破碎化；生態(tài)學(xué)模型；種群 生態(tài)學(xué)模型與濕地景觀破碎化的研究應(yīng)用1,生態(tài)學(xué)模型及濕地景觀破碎化定義1.1，濕地景觀國(guó)際濕地公約采用廣義的濕地定義，這一定義包含狹義濕地的區(qū)域，有利于將狹義濕地及附近的水體、陸地形成一個(gè)整體，便于保護(hù)和管理。濕地的研究活動(dòng)則往往采用狹義定義。美國(guó)魚(yú)類和野生生物保護(hù)機(jī)構(gòu)于1979年在“美國(guó)的濕地深水棲息地的分類”一文中，重新給濕地作定義為：“陸地和水域的交匯處，水位接近或處于地表面，或有淺層積水，至少有一至幾個(gè)以下特征：(1)至少周期性地以水生植物為植物優(yōu)勢(shì)種(2)底層土主要是濕土(3)在每年的生長(zhǎng)季節(jié)，底層有時(shí)被水淹沒(méi)?！倍x還指湖泊與濕地以低水位時(shí)水深2米處為界，按照這個(gè)濕地定義，世界濕地可以分成二十多個(gè)類型，這個(gè)定義目前被許多國(guó)家的濕地研究者接受。 1.2，景觀破碎化景觀的破碎化是指由于自然或人文因素的干擾所導(dǎo)致景觀由單一、均質(zhì)和連續(xù)的整體趨向于復(fù)雜、異質(zhì)和不連續(xù)的斑塊鑲嵌體的過(guò)程。實(shí)質(zhì)上包括了穿孔、分割、破碎化、縮小、消失五種景觀變化的空間過(guò)程1。破碎化是指自然分割及人為切割的程度,即生態(tài)格局由連續(xù)結(jié)構(gòu)向斑塊嵌塊體變化過(guò)程的一種度量。景觀環(huán)境破碎化與人類活動(dòng)密切相關(guān),通過(guò)對(duì)破碎化的研究,可在一定程度上揭示景觀穩(wěn)定性和人類干擾程度,為景觀管理和設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)2。根據(jù)空間處理方式的不同,異質(zhì)種群模型可分為三大類,可不同程度地用于描述破碎化景觀動(dòng)態(tài)。 (1)空間不確定異質(zhì)種群模型,假定所有局域種群間均等互聯(lián),模型中不包含空間信息,僅能用于景觀斑塊動(dòng)態(tài)描述; (2)空間確定異質(zhì)種群模型,假設(shè)局域種群在二維空間上以規(guī)則格子形式排列,是一種準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)的空間處理方式,可用于景觀動(dòng)態(tài)的簡(jiǎn)單描述; (3)空間現(xiàn)實(shí)異質(zhì)種群模型,包含了破碎化景觀中局域種群的幾何特征,可直接用于真實(shí)景觀動(dòng)態(tài)的模擬研究。 空間現(xiàn)實(shí)的和基于個(gè)體的異質(zhì)種群模型不但是未來(lái)異質(zhì)種群模型發(fā)展的主流,也將成為未來(lái)破碎化景觀動(dòng)態(tài)研究的重要工具。為了更加準(zhǔn)確完整地描述破碎化景觀動(dòng)態(tài),不但應(yīng)該綜合運(yùn)用已有的各種異質(zhì)種群模型方法,更要引進(jìn)新模型來(lái)刻畫(huà)多物種、多變量、高維度、復(fù)雜連接的破碎化景觀格局與過(guò)程。利用景觀格局指標(biāo)進(jìn)行景觀環(huán)境研究是目前濕地景觀究的一種定量研究方法。隨著遙感與GIS技術(shù)的推廣應(yīng)用,人們能較容易地對(duì)一幅或多幅景觀類型圖進(jìn)行處理,獲得大量格局指標(biāo)數(shù)據(jù)。通過(guò)選取多個(gè)景觀格局指數(shù)來(lái)反映濕地環(huán)境的個(gè)體形態(tài)特征及整體多樣性特征,進(jìn)而反映景觀空間格局變化及濕地環(huán)境的破碎化程度2。景觀破碎化導(dǎo)致物種以異質(zhì)種群方式存活,使得基于異質(zhì)種群動(dòng)態(tài)模擬破碎化景觀動(dòng)態(tài)成為可能。異質(zhì)種群動(dòng)態(tài)模型的發(fā)展為景觀動(dòng)態(tài)模擬奠定了良好基礎(chǔ)。1.3，生態(tài)學(xué)模型建立方法建立生態(tài)學(xué)模型的方法簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，包括四個(gè)部分：建立概念模型，建立定量模型，模型檢驗(yàn)，模型應(yīng)用。建立生態(tài)數(shù)學(xué)模型的方法一般認(rèn)為至少有兩種途徑：一種是分室方法，用以研究生態(tài)系統(tǒng)中各分室的物質(zhì)與能量的流動(dòng)，并給出定量的表示。一種是實(shí)驗(yàn)組成成分法，主要用于復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過(guò)程(如捕食，競(jìng)爭(zhēng)等)的分析。 總之，并不是所有建模過(guò)程都要經(jīng)過(guò)這些步驟，有時(shí)各步驟之間的界限也不那么分明建模時(shí)不應(yīng)拘泥于形式上的按部就班，在實(shí)際建模過(guò)程中可以靈活采取。1， 景觀生態(tài)學(xué)模型及景觀破碎化的研究應(yīng)用2.1，景觀生態(tài)學(xué)在研究中的應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)是一門(mén)研究景觀空間格局對(duì)生態(tài)過(guò)程影響的新興學(xué)科。它除關(guān)注以往傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)中的自然因素外,更注重人類活動(dòng)對(duì)景觀格局及其演化過(guò)程的影響3。目前,景觀生態(tài)學(xué)的研究焦點(diǎn)是在較大的空間和時(shí)間尺度上生態(tài)系統(tǒng)的空間格局和生態(tài)過(guò)程。Risser等認(rèn)為景觀生態(tài)學(xué)研究具體包括:景觀空間異質(zhì)性的發(fā)展和動(dòng)態(tài);異質(zhì)性景觀的相互作用和變化;空間異質(zhì)性對(duì)生物和非生物過(guò)程的影響;空間異質(zhì)性的管理。景觀生態(tài)學(xué)的理論發(fā)展突出體現(xiàn)其對(duì)異質(zhì)性景觀格局和過(guò)程的關(guān)系,以及它們?cè)诓煌瑫r(shí)間和空間尺度上相互作用的研究5。景觀破碎化指數(shù)指景觀中某一生境類型在給定時(shí)間內(nèi)和給定性質(zhì)上的破碎化程度。其取值為01, 0代表無(wú)生境破碎化現(xiàn)象, 1代表已完全破碎化。破碎化指數(shù)為F1= (Np-1) /NcF2=MS(Nf-1) /Nc式中:F1為整個(gè)區(qū)域的景觀破碎化指數(shù);F2為斑塊數(shù)破碎化指數(shù);Nc為研究區(qū)總面積與最小斑塊面積之比;MS為景觀中各類型斑塊的平均斑塊面積與最小斑塊面積之比;Np為景觀的斑塊總數(shù);Nf為景觀中給定生境類型的斑塊數(shù)4。目前,有許多學(xué)者將景觀生態(tài)學(xué)和3S技術(shù)應(yīng)用到景觀規(guī)劃中去。李新通以GIS技術(shù)為支撐,根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)格局與過(guò)程的原理,在閩東南沿海地區(qū)進(jìn)行景觀尺度上的農(nóng)業(yè)土地景觀生態(tài)分類與景觀單元空間格局的優(yōu)化配置,對(duì)生產(chǎn)性景觀單元進(jìn)行了土地利用模式設(shè)計(jì),以形成高效的農(nóng)業(yè)土地利用模式。王芳等運(yùn)用GIS技術(shù)強(qiáng)大的信息管理、空間數(shù)據(jù)處理分析功能,采用松散蝸合式GIS建模方式,實(shí)現(xiàn)了對(duì)二龍山水庫(kù)流域退化生態(tài)系統(tǒng)的景觀生態(tài)規(guī)劃。GIS的發(fā)展與應(yīng)用為景觀生態(tài)學(xué)研究提供了重要的手段與數(shù)據(jù)來(lái)源,并在景觀生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能分析、空間格局描述與變化模擬、生態(tài)監(jiān)測(cè)與研究、生態(tài)設(shè)計(jì)與規(guī)劃,以及景觀生態(tài)保護(hù)與管理等方面發(fā)揮重要作用。2.2，生態(tài)學(xué)模型在研究中的應(yīng)用河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)模型方法，該類方法首先通過(guò)選擇參考點(diǎn),建立理想情況下樣點(diǎn)的環(huán)境特征及相應(yīng)生物組成的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?之后,比較觀測(cè)點(diǎn)生物組成的實(shí)際值與模型推導(dǎo)的該點(diǎn)預(yù)期值,以兩者的比值河流健康進(jìn)行評(píng)價(jià)8。開(kāi)展基于遙感、GIS、GPS新技術(shù)的河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施,健康的河流生態(tài)系統(tǒng)必將成為河流管理的主要目標(biāo),所以很有必要開(kāi)展相關(guān)研究。通過(guò)3S技術(shù)手段可方便快捷地建立一套適用于我國(guó)河流生態(tài)系統(tǒng)健康理論及評(píng)價(jià)體系,對(duì)主要河流進(jìn)行健康評(píng)價(jià),為河流及流域管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策依據(jù),以期實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展9。參考文獻(xiàn)1 王憲禮，布仁倉(cāng)，胡遠(yuǎn)滿等.遼河三角洲濕地的景觀破碎化分析J .應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1996，7：299-304.2 成遣，王鐵良.遼河三角洲濕地環(huán)境破碎化與恢復(fù)對(duì)策研究J .人民黃河，2010，3：11-13.3 饒?jiān)Ｆ?方陸明,李東.GIS在景觀生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用J .人民黃河，2009，2：9-10.4 王瑞玲，黃錦輝,韓艷麗等。黃河三角洲濕地景觀格局演變研究J。人民黃河，2008，10：14-17。5肖篤寧,布仁倉(cāng),李秀珍.生態(tài)空間理論與景觀異質(zhì)性J.生態(tài)學(xué)報(bào), 1997,17，5: 453-4566李新通.可持續(xù)農(nóng)業(yè)景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)J.地域研究與開(kāi)發(fā), 2000, 19，3: 5-9.7王芳,夏麗華.基于GIS的景觀生態(tài)規(guī)劃研究以二龍山水庫(kù)流域景觀生態(tài)系統(tǒng)為例J.東北測(cè)繪, 2002, 25，3: 12-14.8唐濤,蔡慶華,劉健康.河流生態(tài)系統(tǒng)健康及其評(píng)價(jià)J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13，9:1 191-1 194.9Kemper N P.RVI:Riparian Vegetation IndexR.Draft Report to the Water Research Commission, WRC,199