第五講

景觀動態(tài)第五講

景觀動態(tài)1景觀動態(tài)是景觀生態(tài)學(xué)的基本研究內(nèi)容之一。景觀動態(tài)包括景觀的結(jié)構(gòu)和功能隨時空發(fā)生的變化。具體變化包括有：景觀組分的變化、景觀要素的形狀及空間格局的變化，以及由此而引起的能量、物質(zhì)、物種分布及循環(huán)的變化。景觀變化既受自然因素的影響，也受人為因素的影響。景觀動態(tài)是景觀生態(tài)學(xué)的基本研究內(nèi)容之一。2變化速度：緩慢過程——草地退化、土壤侵蝕等快速過程——地震、火災(zāi)等。景觀動態(tài)有時是一個緩慢的過程，如植被演替過程通?？沙掷m(xù)幾年到幾個世紀(jì)，地貌形成過程需要數(shù)年或更長的時間，而主要生物類群的進(jìn)化則需要經(jīng)歷幾百萬年。景觀動態(tài)有時則表現(xiàn)為突發(fā)性的災(zāi)變。如1976年的唐山大地震，在瞬間徹底改變了城市的景觀。變化速度：緩慢過程——草地退化、土壤侵蝕等3第五講-景觀動態(tài)課件4城市化景觀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)景觀-1950~傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀-1800~1950歷史鄉(xiāng)村景觀-1100~1800鐵器時代末期景觀-約公元前1000新石器及青銅時代景觀-原始自然景觀-景觀土地利用變遷過程自然→人工城市化景觀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)景觀-1950~傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀-1800~15河北壩上景觀用變化（1987-1996）河北壩上景觀用變化（1987-1996）6深圳市景觀變化深圳市景觀變化7主要內(nèi)容:一、景觀穩(wěn)定性二、景觀變化的生態(tài)反應(yīng)三、景觀變化定量分析四、景觀變化的驅(qū)動因子五、景觀變化的生態(tài)影響主要內(nèi)容:一、景觀穩(wěn)定性8一、景觀穩(wěn)定性景觀無時無刻在發(fā)生著變化，絕對的穩(wěn)定性是不存在的，景觀穩(wěn)定性只是相對于一定時段和空間的穩(wěn)定性。景觀是由不同組分組成的，這些組分穩(wěn)定性的不同影響著景觀整體的穩(wěn)定性；景觀要素的空間組合也影響著景觀的穩(wěn)定性，不同的空間配置影響著景觀功能的發(fā)揮。人類本身就是景觀的一個有機(jī)組成部分，而旦是景觀組分中最復(fù)雜、又最具活力的部分。同時景觀穩(wěn)定性的最大威脅恰恰是來自于人類活動的干擾，因而人類同自然的有機(jī)結(jié)合是保證景觀穩(wěn)定性的決定因素。一、景觀穩(wěn)定性景觀無時無刻在發(fā)生著變化，絕對的穩(wěn)定性是不存在91、穩(wěn)定性概念在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，有關(guān)穩(wěn)定性的概念都是和特定的研究相聯(lián)系的。純粹的穩(wěn)定性在生態(tài)學(xué)上沒有實際意義，它只是生態(tài)系統(tǒng)所有特點的一個綜合術(shù)語。自從20世紀(jì)50年代生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性理論被提出以后,穩(wěn)定性概念便被各國生態(tài)學(xué)家頻繁地使用，而且隨著研究的深入，不在滿足于其原有含義，更多的關(guān)于描述穩(wěn)定性的概念被引入。目前，有關(guān)穩(wěn)定性術(shù)語不下40多個，有的側(cè)重于描述，有的則強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性的動態(tài)屬性。多種相關(guān)術(shù)語的出現(xiàn)足以說明生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的復(fù)雜。1、穩(wěn)定性概念在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，有關(guān)穩(wěn)定性的概念都是和特定的10由于不同的作者提及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性時，都是從不同的研究角度出發(fā)的，加之系統(tǒng)對外界干擾的反應(yīng)和恢復(fù)過程各不相同，所以產(chǎn)生了許多看來相似卻具有不同內(nèi)涵和外延的穩(wěn)定性概念。由于不同的作者提及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性時，都是從不同的研究角度11具有不同內(nèi)涵的穩(wěn)定性概念：恒定性(constancy)：指生態(tài)系統(tǒng)的物種數(shù)量、種類組成、群落生態(tài)型或物理環(huán)境的特性等不發(fā)生變化。從定義可以看出這是一種絕對穩(wěn)定的概念,但在自然界幾乎不存在。持久性(persistence)：指系統(tǒng)或系統(tǒng)某些組分在一定空間范圍內(nèi)保持恒定或持續(xù)存在的時間。一種群如果達(dá)到滅絕的時間比另一種群長，則認(rèn)為前者更穩(wěn)定。這是一種相對穩(wěn)定的概念，因研究對象而異?？剐?resistance)：或稱抵抗力，描述系統(tǒng)受到干擾后產(chǎn)生變化的大小。它是衡量系統(tǒng)受外界干擾而保持原狀的能力。彈性(resilience)：或稱恢復(fù)力。指系統(tǒng)受到干擾后恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的速度。彈性與持久性概念類似，但更強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)受到擾動后恢復(fù)原狀的速度，即對干擾的緩沖能力。

具有不同內(nèi)涵的穩(wěn)定性概念：恒定性(constancy)：指生12慣性(inertia)：指生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾（如干旱、風(fēng)、火、病蟲害、啃食等）時保持恒定和持久的能力。該定義與恒定性概念基本相同?；謴?fù)力(elasticity)：指生態(tài)系統(tǒng)受到干擾后回到以前狀態(tài)的速度。變幅(amplitude)：指生態(tài)系統(tǒng)被改變后能恢復(fù)原來狀態(tài)的程度。變異性(variability)：指系統(tǒng)受到干擾后，種群密度隨時間變化的大小。慣性(inertia)：指生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾（如干旱、風(fēng)、13由以上概念可以看出，穩(wěn)定性內(nèi)涵包含了兩個方面的內(nèi)容：一是系統(tǒng)保持現(xiàn)狀的能力，即抗干擾的能力；二是系統(tǒng)受到干擾后恢復(fù)到原來狀態(tài)的能力，即擾動后的恢復(fù)能力。從這些定義可以看出，它們之間有很大的相似性，但也并非完全兼容。例如一個有較高抗性的森林生態(tài)系統(tǒng)，其彈性就很??；而一個草原生態(tài)系統(tǒng)抗性較差，但其彈性卻很高。由以上概念可以看出，穩(wěn)定性內(nèi)涵包含了兩個方面的內(nèi)容：14具有不同外延的穩(wěn)定性概念：局部穩(wěn)定性(localstability)：或稱鄰近穩(wěn)定性(neighborhoodstability)，是指生態(tài)系統(tǒng)受到較小干擾后仍能恢復(fù)到原來的平衡點，而受到較大的擾動后則無法恢復(fù)到原來的平衡點，則稱該平衡點的穩(wěn)定為局部穩(wěn)定，或鄰近穩(wěn)定。全局穩(wěn)定性(globalstability)：系統(tǒng)受到較大的擾動后遠(yuǎn)離平衡點，但最終仍能恢復(fù)到原來的平衡點，則稱系統(tǒng)是全局穩(wěn)定性。具有不同外延的穩(wěn)定性概念：局部穩(wěn)定性(localstabi15相對穩(wěn)定性(relativestability)：是反映系統(tǒng)穩(wěn)定程度的量化概念。絕對穩(wěn)定性(absolutestability)：是反映局部穩(wěn)定和全局穩(wěn)定的質(zhì)的概念。阻尼穩(wěn)定性(resistantstability)：系統(tǒng)遭到干擾時，自行增強(qiáng)抗干擾的能力，系統(tǒng)狀態(tài)只發(fā)生微小的振蕩，便迅速恢復(fù)原狀。相對穩(wěn)定性(relativestability)：是反映系16物種喪失穩(wěn)定性(speciesdeletionstability)：系統(tǒng)喪失一個物種后，所有其它物種將維持在一個新的局部穩(wěn)定的平衡點。循環(huán)穩(wěn)定性(cyclestability)：指系統(tǒng)圍繞一個中心點或區(qū)域循環(huán)或振動。循環(huán)穩(wěn)定是一種重要的生態(tài)學(xué)過程。軌道穩(wěn)定性(trajectorystability)：指一個系統(tǒng)不管其起點如何，總是向著某終點或終極域移動的特性。脆弱性(fragility)：能在環(huán)境改變不大條件下保持穩(wěn)定的狀態(tài)。強(qiáng)壯性(robustness)：能在急劇的大變化中保持穩(wěn)定的狀態(tài)。物種喪失穩(wěn)定性(speciesdeletionstabi17綜上所述，盡管關(guān)于穩(wěn)定性概念的描述較多，但從目前的研究來看，生態(tài)學(xué)家比較一致地將系統(tǒng)受到干擾時抵抗偏離初始狀態(tài)的能力和受到干擾后返回初始狀態(tài)的能力作為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義。我們也可以通過這些概念進(jìn)一步總結(jié)出：穩(wěn)定性是受到外界干擾的生態(tài)系統(tǒng)振蕩的幅度和頻率，是其對恢復(fù)的過程和時間的辨識；也指受到外界干擾后，系統(tǒng)抵抗偏離初始狀態(tài)的能力和通過內(nèi)部調(diào)節(jié)恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力。它是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力可靠性和恒定性的反映，也是系統(tǒng)緩沖能力的反映，還是系統(tǒng)自組織、自調(diào)節(jié)和自適應(yīng)性的集中反映。綜上所述，盡管關(guān)于穩(wěn)定性概念的描述較多，但從目前的研究來看，18如果我們用恢復(fù)和抗性二個指標(biāo)結(jié)合起來衡量景觀的穩(wěn)定性，在某些時候會出現(xiàn)混淆。例如兩個景觀，如果其中一個抗干擾能力強(qiáng)，且受到干擾后又能很快恢復(fù)，我們很容易判別該景觀穩(wěn)定性強(qiáng)。然而，如果其中一個景觀抗干擾能力強(qiáng)，但遭破壞后恢復(fù)慢；另一個景觀抗干擾能力弱，但受干擾之后恢復(fù)快，我們就很難準(zhǔn)確地判別哪一個景觀穩(wěn)定性強(qiáng)。所以，有關(guān)表征景觀穩(wěn)定性的術(shù)語、僅是表示了景觀穩(wěn)定性的某一個方面的特征，并不能對景觀的穩(wěn)定性作出總體的估價。這是我們在利用上述各術(shù)語時所必須注意的。如果我們用恢復(fù)和抗性二個指標(biāo)結(jié)合起來衡量景觀的穩(wěn)定性，在某些19另外，我們一般所研究的景觀的穩(wěn)定性多是指有植被覆蓋的景觀類型、這里具有相當(dāng)多的生物量，是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的耗散結(jié)構(gòu)，通過外界輸入的能流和物流來維持其有序結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而對一些生命稀少的沙漠地區(qū)、巖漠地區(qū)，那里的景觀不具備有序結(jié)構(gòu)，是一種物理穩(wěn)定性，二者不能相提并論。另外，我們一般所研究的景觀的穩(wěn)定性多是指有植被覆蓋的景觀類型202、景觀變化與景觀穩(wěn)定性景觀隨時間變化的趨勢可用3個獨立參數(shù)來表征：變化總趨勢（上升、下降、水平）圍繞總趨勢的相對波動幅度（大、?。┎▌拥捻嵚桑ㄖ芷谛杂幸?guī)則的、無規(guī)則）Forman(1990)認(rèn)為，景觀穩(wěn)定性是景觀的各種參數(shù)的長期變化呈現(xiàn)水平狀態(tài)，或是在水平線上下擺動的幅度和周期性具有統(tǒng)計特征。他為此總結(jié)出生態(tài)變化的12條曲線(景觀隨時間變化的一般規(guī)律)。2、景觀變化與景觀穩(wěn)定性景觀隨時間變化的趨勢可用3個獨立參數(shù)21第五講-景觀動態(tài)課件22上圖中景觀參數(shù)是指景觀生產(chǎn)力、總生物量、斑塊的形狀、面積、廊道的寬度、基質(zhì)孔隙度、生物多樣性、網(wǎng)絡(luò)發(fā)育、營養(yǎng)元素含量、演替速率和景觀要素間的流等景觀的重要特征值?？梢圆捎靡曈X觀測和簡單的統(tǒng)計分析(如時間序列分析)來確定某種景觀變化是屬于上述12條曲線的哪一種。一般來說，首先應(yīng)找出景觀參數(shù)的觀測值是否能用一條回歸直線來表示，也就是確定景觀變化的大致趨勢，然后確定波動幅度的大小以及直線上下觀測值的變化是否規(guī)則等。上圖中景觀參數(shù)是指景觀生產(chǎn)力、總生物量、斑塊的形狀、面積、廊23由于所有景觀都受氣候波動的影響，在不同的季節(jié)，許多景觀參數(shù)會上下波動。另外，多數(shù)景觀具長期的變化趨勢，例如在演替過程中生物量的不斷增加或隨人類影響增強(qiáng)景觀要素間的差別增大等。因此，從全球來講，如果景觀參數(shù)的長期變化呈水平狀態(tài)，并且其水平線上下波動幅度和周期性具有統(tǒng)計特征，那我們就可以說景觀是穩(wěn)定的?？梢?，只有呈水平趨勢、小范圍(或較大范圍)但有規(guī)則波動的變化曲線是穩(wěn)定的。由于所有景觀都受氣候波動的影響，在不同的季節(jié)，許多景觀參數(shù)會243、景觀組分的穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性本質(zhì)是景觀各組分的穩(wěn)定性，即氣候、地貌、巖石、土壤、植被、水文等組分穩(wěn)定性的綜合體現(xiàn)。但是各組分的變化往往是不一致的。氣候具有兩種變化，一是周期性變化，這種變化規(guī)律性極強(qiáng)。所以人們多用平均溫度、平均濕度、年平均降水量等指標(biāo)來表示其變化的均值。另一種變化是不規(guī)則的，如第四紀(jì)冰川，該變化對景觀的影響具有異常性。3、景觀組分的穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性本質(zhì)是景觀各組分的穩(wěn)定性，即氣25地貌形態(tài)的變化時間尺度相當(dāng)長，一般以地質(zhì)年代來計算。除河口、海岸帶、活火山、山前的沖洪積扇等地質(zhì)活動強(qiáng)烈的地區(qū)外，地貌的形成需數(shù)百萬年乃至數(shù)千萬年才形成旋回，在人類生存的時間尺度內(nèi)看不到大地升降、滄海桑田的巨變。所以，在人們的心目中，地貌是穩(wěn)定的，在研究景觀的變化時一般不予考慮。地貌形態(tài)的變化時間尺度相當(dāng)長，一般以地質(zhì)年代來計算。除河口、26巖石和土壤是經(jīng)長期的地質(zhì)過程逐步形成的。地球遭受風(fēng)化的歷史已超過30億年。已發(fā)現(xiàn)的巖石表面風(fēng)化殼的最大厚皮不超過150m，生成1cm厚的土壤大約需上千年或更多的時間，現(xiàn)代保留的土壤的生成時間一般不超過2萬年。在沒有植被覆蓋的地區(qū)、土壤的抗侵蝕能力極弱，撒哈拉沙漠平均每一年要吹掉1mm的細(xì)土層。流水對土壤的侵蝕更為劇烈。我國的黃土高原地區(qū)僅數(shù)千年的侵蝕，現(xiàn)在形成的溝壑深已達(dá)數(shù)百米。除了上述一些地區(qū)外，巖石與土壤在植被的覆蓋下，同樣屬穩(wěn)定的景觀組分之列。巖石和土壤是經(jīng)長期的地質(zhì)過程逐步形成的。地球遭受風(fēng)化的歷史已27植被在景觀組分中生命周期相對較短，也容易受到干擾和破壞。植被的變化同樣有周期性和非周期性兩種情況。不同的植物完成其生命周期需一年、多年或更長的時間。按某種時間節(jié)律作周期性的穩(wěn)定變化，遭受人為或自然干擾后，植被發(fā)生改變，需經(jīng)相當(dāng)長一段時間才能得到恢復(fù)，這時認(rèn)為該植被失去了穩(wěn)定性。對農(nóng)業(yè)景觀來說，通常只有在土地生產(chǎn)力大幅度降低的情況下才認(rèn)為失去了景觀的穩(wěn)定性。景觀中的動物多數(shù)情況下僅作為干擾因素出現(xiàn)，只是在某持定物種大量聚集時，才作為景觀組分要素，一般不予考慮。植被在景觀組分中生命周期相對較短，也容易受到干擾和破壞。28水文(主要指地表水)是景觀中最為活躍的組分。水流在景觀中連接各斑塊，在某些時候作為強(qiáng)大的自然干擾力量出現(xiàn)，對景觀的變化最具影響力。如一場洪水瞬間可吞沒城鎮(zhèn)、農(nóng)田，改變一個地區(qū)的景觀面貌，然后又很快消失。景觀組分的穩(wěn)定性既與景觀的穩(wěn)定性有一定的聯(lián)系，也有一定的區(qū)別。為此評價景觀的穩(wěn)定性應(yīng)考慮到景觀組分間的相互聯(lián)系與相互作用。一般來講，在實際評價景觀的穩(wěn)定性時，主要考慮的是植被組分的變化。水文(主要指地表水)是景觀中最為活躍的組分。水流在景觀中連接294、干擾與景觀穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性可以看作是干擾條件下景觀的不同反應(yīng)。在這種情況下，穩(wěn)定性就是系統(tǒng)的兩種特征——恢復(fù)性和抗性的產(chǎn)物。一般來說，景觀的抗性越強(qiáng)，也就是說景觀受到外界干擾時變化較小，景觀越穩(wěn)定；景觀的恢復(fù)性(彈性)越強(qiáng)，也就是說景觀受到外界干擾后，恢復(fù)到原來狀態(tài)的時間越短，景觀越穩(wěn)定。4、干擾與景觀穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性可以看作是干擾條件下景觀的不同30景觀之所以是穩(wěn)定的，是因為建立起了與干擾相適應(yīng)的機(jī)制。不同的干擾頻度和規(guī)律下形成的景觀穩(wěn)定性不同。如果干擾的強(qiáng)度很低，而且干擾是規(guī)則的，景觀能夠建立起與干擾相適應(yīng)的機(jī)制，從而保持景觀的穩(wěn)定性；如果干擾比較嚴(yán)重，但干擾經(jīng)常發(fā)生并且可以預(yù)測，景觀也可以發(fā)展起適應(yīng)干擾的機(jī)制來維持穩(wěn)定性；景觀之所以是穩(wěn)定的，是因為建立起了與干擾相適應(yīng)的機(jī)制。31但如果干擾是小規(guī)則的，而且發(fā)生的頻率很低，景觀的穩(wěn)定性最差。因為這種景觀很少遇到干擾，不能形成與干擾相適應(yīng)的機(jī)制，這種景觀遇到干擾就可能發(fā)生重大變化。理論上講、在干擾經(jīng)常發(fā)生，而且在有一定干擾規(guī)律下形成的景觀穩(wěn)定性最高。這種景現(xiàn)在形成適應(yīng)正常干擾的機(jī)制的同時也可以適應(yīng)間或的非預(yù)測性干擾。但如果干擾是小規(guī)則的，而且發(fā)生的頻率很低，景觀的穩(wěn)定性最差。325、景觀穩(wěn)定性的尺度問題景觀穩(wěn)定性的尺度問題包括景觀穩(wěn)定性的時間尺度和景觀穩(wěn)定性的空間尺度。景觀穩(wěn)定性的時間尺度是指人們衡量景觀變化時假定的一個變化速率。景觀穩(wěn)定性的空間尺度主要是指景觀的異質(zhì)穩(wěn)定性。5、景觀穩(wěn)定性的尺度問題景觀穩(wěn)定性的尺度問題包括景觀穩(wěn)定性的33景觀穩(wěn)定性是相對的，任何景觀都是連續(xù)變化中的瞬時狀態(tài)。這些狀態(tài)可以看作是時間的函數(shù)。我們評價景觀是否穩(wěn)定是先根據(jù)自己假定的一個時間尺度，或者說是一個變化速率，當(dāng)所觀察的景觀的運動速率大于假定的運動速率時，我們認(rèn)為景觀是變化的；當(dāng)所觀察景觀的運動速率小于假定的運動速率時，我們認(rèn)為景觀是穩(wěn)定的。因此，景觀穩(wěn)定性取決于我們觀察景觀時所選擇的時間尺度。景觀穩(wěn)定性是相對的，任何景觀都是連續(xù)變化中的瞬時狀態(tài)。這些狀34景觀與人類的生活密切相關(guān)，景觀概念也來自于人對世界的觀察。人們觀察景觀的變化只是在其有限的生命周期中，所以，對一般的景觀研究，景觀動態(tài)尺度以人一生的生命周期為好，實際上我們所談到的景觀穩(wěn)定與否通常也是假設(shè)了這樣一個生命周期。在100年左右的時間間隔內(nèi)，如果觀察到的景觀有本質(zhì)的變化，我們說景觀失去了穩(wěn)定性。景觀與人類的生活密切相關(guān)，景觀概念也來自于人對世界的觀察。人35在景觀尺度上，穩(wěn)定性實際上是許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)在立地水平上不斷變化和大尺度上相對靜止的統(tǒng)一。我們把這種穩(wěn)定性稱為景觀的異質(zhì)穩(wěn)定性。顯然流域尺度的兩岸的植被要比沿河流渠道各段植被的穩(wěn)定性要高。異質(zhì)穩(wěn)定性存在于每一景觀中。大尺度上景觀結(jié)構(gòu)和要素組成的變化需要很長的時間才發(fā)生，而小尺度上景觀的變化在短期就可以發(fā)生。在景觀尺度上，穩(wěn)定性實際上是許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)在立地水平上不斷變化366、景觀穩(wěn)定性的特性（1）景觀流有利于提高景觀的穩(wěn)定性——景觀系統(tǒng)對物質(zhì)流和物種流的開放性可加強(qiáng)系統(tǒng)的抗性，促進(jìn)其恢復(fù)過程。每個景觀要素可接受相鄰其它景觀要素的物質(zhì)流動和生物有機(jī)體的遷移，同時，也可將本身的物質(zhì)和生物種輸送到后者。不管什么原因造成景觀中的局部的生物種群大量死亡時，形成的裸地都會有從相鄰未受破壞或破壞較輕的有機(jī)體來侵入，從而使這塊裸地的生物種群得以恢復(fù)。6、景觀穩(wěn)定性的特性（1）景觀流有利于提高景觀的穩(wěn)定性——景37（2）景觀異質(zhì)性可促進(jìn)景觀的穩(wěn)定性——景觀的異質(zhì)性可為系統(tǒng)在環(huán)境變化下或在發(fā)生干擾時的可塑性增加，并且在遭受干擾后容易恢復(fù)原狀。一般認(rèn)為，同質(zhì)性可促進(jìn)干擾的蔓延。如大面積種植同一種農(nóng)作物會導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的病蟲害。大面積栽植同一樹種的人工林可使森林抗病蟲害和抗火的能力減低。（2）景觀異質(zhì)性可促進(jìn)景觀的穩(wěn)定性——景觀的異質(zhì)性可為系統(tǒng)在38（3）多樣性有利于景觀穩(wěn)定——物種的多樣性和遺傳多樣性有利于景觀穩(wěn)定。不同物種的生態(tài)位不同，對環(huán)境變化和干擾的反應(yīng)也不同。這種差異性對于整個群落、生態(tài)系統(tǒng)甚至景觀的穩(wěn)定性都是有利的。同一物種中不同基因型的存在，有利于物種的保存，同時，也就有利于景觀整體的穩(wěn)定。同樣，物種多樣性和遺傳多樣性也有助于生物系統(tǒng)在干擾后的恢復(fù)。（3）多樣性有利于景觀穩(wěn)定——物種的多樣性和遺傳多樣性有利于39景觀變化的作用力種類：

人力比如：采伐、造林、灌溉等

自然力物理力（比如：地震、洪水、臺風(fēng)）生物力（比如：病害、蟲害）二、景觀變化的生態(tài)反應(yīng)景觀變化的作用力種類：二、景觀變化的生態(tài)反應(yīng)40不同強(qiáng)度作用力的生態(tài)反應(yīng)：作用力強(qiáng)度分為四級：弱度、中度、強(qiáng)度、極度。弱度的作用力會使景觀產(chǎn)生圍繞著中心點的波動。但總的趨勢不變，只是產(chǎn)生波動，這是穩(wěn)定性的基本特點。例如小的森林火災(zāi)。中度作用力可使景觀發(fā)生很大變化，它可產(chǎn)生超出平衡的波動，但是一旦停止干擾仍可使景觀恢復(fù)到原有的平衡狀態(tài)。例如連續(xù)幾年干旱可使河流干涸，使景觀發(fā)生很大的變化。但如果一旦氣候恢復(fù)正常，景觀就會恢復(fù)。不同強(qiáng)度作用力的生態(tài)反應(yīng)：作用力強(qiáng)度分為四級：弱度、中度、強(qiáng)41強(qiáng)度作用力會使景觀產(chǎn)生新的平衡。舊的平衡被打破，新的平衡建立起來。但原有的景現(xiàn)成分還未發(fā)生絕對變化，只是它們的相對地位或某些屬性有顯著變化，但最終還未達(dá)到建立新景觀的程度。比如：耕作極度作用力會產(chǎn)生新景觀。地震使城市變成廢墟，現(xiàn)代的建筑技術(shù)使農(nóng)田區(qū)在短期內(nèi)變成高樓大廈。這都是與原景觀截然不同的。強(qiáng)度作用力會使景觀產(chǎn)生新的平衡。舊的平衡被打破，新的平衡建立42四種作用強(qiáng)度產(chǎn)生四種景觀變化結(jié)果：弱度——波動中度——恢復(fù)強(qiáng)度——建立新的平衡極度——景觀替代四種作用強(qiáng)度產(chǎn)生四種景觀變化結(jié)果：43衡量某一景觀變成另一景觀的標(biāo)準(zhǔn)是：①某一景觀要素成為本底；②幾種景觀要素所占面積的百分比發(fā)生了非常大的變化；③景觀內(nèi)產(chǎn)生了一種新的景觀要素類型。衡量某一景觀變成另一景觀的標(biāo)準(zhǔn)是：44三、景觀變化定量分析景觀動態(tài)是一個復(fù)雜的多尺度的過程，對絕大多數(shù)生物體具有極為重要的意義。景觀作為一個系統(tǒng)與其它自然系統(tǒng)一樣，在內(nèi)外力的作用下發(fā)生變動，并對自然和人類產(chǎn)生的營力有不同表現(xiàn)。影響景觀動態(tài)有如下因素：(1)干擾頻率；(2)恢復(fù)速率；(3)干擾的強(qiáng)度和范圍；(4)景觀的大小或空間范圍三、景觀變化定量分析景觀動態(tài)是一個復(fù)雜的多尺度的過程，對絕大45研究景觀動態(tài)可從多方面著手，如景觀各種要素類型所占面積的變化、斑塊大小、數(shù)量與格局的變化以及景觀功能(如水流、氣流、物種流)、生物量和生產(chǎn)力的變化。其中，最起碼要考慮的，是各種景觀要素類型的變化。在這方面，人們關(guān)心的不僅是各種景觀要素類型在一定時期中面積的增減，并且要查清那種景觀要素類型在一定時期中分別向其余各種景觀要素類型轉(zhuǎn)變的百分率是多少，這個轉(zhuǎn)變百分率稱之為轉(zhuǎn)移概率。研究景觀動態(tài)可從多方面著手，如景觀各種要素類型所占面積的變化46為求景觀轉(zhuǎn)移概率，需要有不同時期的圖面資料。常用轉(zhuǎn)移矩陣的方法研究各種景觀要素類型的互相轉(zhuǎn)化速率。不同地區(qū)的研究實例說明在人為干擾下，各種類型的景觀都有自己的變化發(fā)展規(guī)律。研究景觀動態(tài)可為景觀規(guī)劃提供重要的實際價值。為求景觀轉(zhuǎn)移概率，需要有不同時期的圖面資料。47第五講-景觀動態(tài)課件48第五講-景觀動態(tài)課件49景觀變化動態(tài)是指景觀變化的過去、現(xiàn)狀和未來趨勢，它需要回答：①景觀是怎樣變化的；②為什么有這樣變化；③變化的結(jié)果。根據(jù)關(guān)注景觀變化的側(cè)重點不同，景觀變化動態(tài)可分為兩種：一種是景觀空間變化動態(tài)，一種是景觀過程變化動態(tài)。景觀變化動態(tài)是指景觀變化的過去、現(xiàn)狀和未來趨勢，它需要回答：50景觀空間變化動態(tài)是指景觀斑塊數(shù)量、斑塊大小、廊道的數(shù)量和類型、影響擴(kuò)散的障礙類型和數(shù)量、景觀要素的配置等變化的情況。景觀過程變化動態(tài)是指在外界干擾下，景觀中的物種的擴(kuò)散、能量的流動和物質(zhì)的運移等變化情況。它一般要涉及到：系統(tǒng)的輸入流、流的傳輸率和系統(tǒng)的吸收率、系統(tǒng)的輸出流、能量的分配等。景觀空間變化動態(tài)是指景觀斑塊數(shù)量、斑塊大小、廊道的數(shù)量和類型51景觀空間變化和景觀過程變化是同一變化中的兩個方面。過程變化是空間變化的原因，比如景觀中某物種在當(dāng)?shù)販缤龅目赡苄栽黾?，很可能是物種從一個斑塊移動到另一個斑塊的廊道被切斷?？臻g變化反過來又影響過程變化。如許多鳥類對小的、破碎的斑塊的反應(yīng)十分敏感。盡管森林仍保持整體的面貌，但在班塊的尺度、森林的破碎化越大，斑塊的環(huán)境越遠(yuǎn)離森林，鳥類的活動越受影響。景觀空間變化和景觀過程變化是同一變化中的兩個方面。52第五講-景觀動態(tài)課件53景觀變化的動態(tài)模擬是通過建立模型來實現(xiàn)的，模型的建立需要了解景觀變化的機(jī)制和過程，一般來說，至少需要考慮以下幾點：①景觀的初始狀態(tài)——任何景觀變化的動態(tài)模擬，都需要建正一個初始狀態(tài)，用來同以后的景觀相比較。但是事實上任何景觀都是文化的景觀，都保留著過去管理的痕跡并體現(xiàn)當(dāng)今的實踐活動。所以人類對景觀的影響只是一種程度。景觀變化的動態(tài)模擬是通過建立模型來實現(xiàn)的，模型的建立需要了解54②景觀變化的方向——景觀變化的方向揭示著景觀變化的大量信息。③景觀的變化速率——景觀變化速率也是十分重要的。非?？斓淖兓士赡苁巩?dāng)?shù)睾蛥^(qū)域的物種滅亡，改變區(qū)域的生物多樣性。②景觀變化的方向——景觀變化的方向揭示著景觀變化的大量信息。55四、景觀變化的驅(qū)動因子景觀變化的驅(qū)動因子—般分為兩類，一類是自然驅(qū)動因子，一類是人為驅(qū)動因子。自然驅(qū)動因子常常是在較大的時空尺度上作用于景觀，它可以引起大面積的景觀發(fā)生變化。人為驅(qū)動因子包括人口、技術(shù)、政經(jīng)體制、政策和文化等因子，它們對景觀的影響十分重要。四、景觀變化的驅(qū)動因子景觀變化的驅(qū)動因子—般分為兩類，一類是56自然驅(qū)動因子：景觀變化的自然驅(qū)動因子主要指在景觀發(fā)育過程中，對景觀形成起作用的自然因素。如地殼運動、流水和風(fēng)力侵蝕、重力作用等，它們形成景觀中不同的地貌類型；氣候的影響可以改變景觀的外貌特征；景觀的變化同時伴隨著生命的定居，植物的演替，土壤的發(fā)育等過程中；火燒、洪水、颶風(fēng)等自然干擾也能夠引起景觀大面積的改變。自然驅(qū)動因子：景觀變化的自然驅(qū)動因子主要指在景觀發(fā)育過程中，57在人口、技術(shù)、政治經(jīng)濟(jì)體制、政策以及不同文化的影響下，景觀的變化主要表現(xiàn)為土地利用／土地覆被的變化。土地覆被是同自然的景觀類型相聯(lián)系的，而土地利用本身就包含了人類的利用方式及管理制度，所以在討論景現(xiàn)變化的人為驅(qū)動因子時，我們更關(guān)心在這些因子作用下，同人類密切相關(guān)的土地利用／土地覆被的變化。在人口、技術(shù)、政治經(jīng)濟(jì)體制、政策以及不同文化的影響下，景觀的58主要的自然驅(qū)動因子：地貌的形成氣候的影響生命的定居土壤的發(fā)育自然干擾主要的人為驅(qū)動因子：人口因素技術(shù)因素政治體制及決策因素文化因素主要的自然驅(qū)動因子：59第五講-景觀動態(tài)課件60五、景觀變化的生態(tài)影響當(dāng)前全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展已成為世界各國政府和科學(xué)家所關(guān)注的問題。景觀變化所帶來的生態(tài)影響也自然成為大家關(guān)心的熱點。具全球影響的兩大國際組織“國際地圈與生物圈計劃”和“全球變化人類影響和響應(yīng)計劃”共同制定了“土地利用／土地覆被變化科學(xué)研究計劃”，將其列為全球環(huán)境變化的核心項目。景觀變化對生態(tài)的影響極為深刻，景觀變化結(jié)果不僅改變了景觀的空間結(jié)構(gòu)，影響景觀中能量分配和物質(zhì)循環(huán)，而且不合理的土地利用造成土地退化、非點源污染、海水入侵等嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，對社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生著嚴(yán)重影響。五、景觀變化的生態(tài)影響當(dāng)前全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展已成為世界611、景觀變化對區(qū)域氣候的影響景觀和氣候的影響是雙向的。通常氣候的變化會引起景觀的變化，反過來，改變了的景觀又對氣候造成一定的影響。景觀對氣候的影響是通過景觀表面性質(zhì)的變化，反射率的變化以及隨景觀變化而改變的溫室氣體和痕量氣體量實現(xiàn)的。1、景觀變化對區(qū)域氣候的影響景觀和氣候的影響是雙向的。通常氣62土壤表面性質(zhì)的變化——地表及其覆蓋的植被決定著太陽輻射在地表的分配，這種分配形成了不同尺度上氣候系統(tǒng)的邊界環(huán)境。土地表面性質(zhì)發(fā)生變化時引起能量的重新分配，從而影響著氣候變化。例如：景觀變化極大地影響了城市氣候和城市水資源的供給。在城市化過程中，幾乎所有地表大氣環(huán)境都發(fā)生了變化，如太陽輻射、溫度、濕度、能見度、風(fēng)速、風(fēng)向及降雨等。城市對水分的影響是它的下滲能力和樹木的截流能力比非城市土地利用形式要小得多。土壤表面性質(zhì)的變化——地表及其覆蓋的植被決定著太陽輻射在地表63地表反射率的變化——土地利用變化改變了地表反射率，從而影響溫度和濕度的變化?？偟膩碚f，基于人類利用力向的土地利用變化傾向于增加反射率，使得更多的能量返回到大氣中。溫室氣體和痕量氣體的變化——景觀變化對氣候的影響還在于土地表面是溫室氣體和痕量氣體如CO2、CH4、N2O等的重要來源。如森林面積減小后大氣中的CO2量增加，農(nóng)業(yè)化、城市化、工業(yè)化使大氣中CH4量增加等。有人分析認(rèn)為，濕地是CH4的最大來源地，草地能釋放大量的CH4和N2O。地表反射率的變化——土地利用變化改變了地表反射率，從而影響溫642、景觀變化對土壤的影響影響土壤的能量交換、水分循環(huán)和分配、侵蝕和堆積、生物循環(huán)和農(nóng)作物產(chǎn)量等生態(tài)過程。影響土壤的養(yǎng)分流：景觀利用方式和景觀類型的空間組合影響著土壤養(yǎng)分的流動規(guī)律，不同的土地單元對營養(yǎng)成分的滯留和轉(zhuǎn)化有不同的作用。2、景觀變化對土壤的影響影響土壤的能量交換、水分循環(huán)和分配、653、景觀變化對水環(huán)境的影響影響水量：森林和草地的減少使其涵養(yǎng)水源能力降低，而農(nóng)業(yè)化、城市化和工業(yè)化增加了大量的水分消耗。影響水質(zhì)：景觀變化對水質(zhì)影響的途徑有3種：一是地表景觀類型的變化直接影響到水質(zhì)；二是景觀變化引起的區(qū)域或全球氣候變化間接影響水質(zhì)；三是景觀變化引起氣候變化，變化了的氣候反過來引起景觀變化，進(jìn)一步影響到水質(zhì)。3、景觀變化對水環(huán)境的影響影響水量：森林和草地的減少使其涵養(yǎng)664、景觀變化帶來的生態(tài)環(huán)境問題大氣質(zhì)量下降土壤侵蝕和土地沙化濕地減少水資源短缺非點源污染4、景觀變化帶來的生態(tài)環(huán)境問題67第五講-景觀動態(tài)課件68溫室氣體：破壞大氣層與地面間紅外線輻射正常關(guān)系，吸收地球釋放出來的紅外線輻射，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高的氣體。地球的大氣中重要的溫室氣體包括下列數(shù)種：水蒸氣H2O、臭氧O）、二氧化碳CO）、氧化亞氮N2、甲烷CH4等。由于水蒸氣及臭氧的時空分布變化較大，因此在進(jìn)行減量措施規(guī)劃時，一般都不將這兩種氣體納入考慮。痕量氣體：氣中濃度低于10-6的粒種。如大氣中的CO、N2O、SO2、O3、NO、NO2、CH4、NH3、H2S、鹵化物、有機(jī)化物等等都屬于痕量氣體。它們中有一些是天然排放的，但由于人類活動大量排放各種痕量粒種，這些痕量粒種受到各種物理的、化學(xué)的、生物的、地球過程的作用并參與生物地球化學(xué)的循環(huán)，對全球大氣環(huán)境及生態(tài)引起重大的影響，例如光化學(xué)煙霧、酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞等無不與痕量氣體有關(guān)。點源污染：具有固定排放口和地點的環(huán)境污染非點源污染：狹義——各種沒有固定排放口或地點的環(huán)境污染；廣義——難于按點污染源進(jìn)行管理的污染源的統(tǒng)稱。溫室氣體：破壞大氣層與地面間紅外線輻射正常關(guān)系，吸收地球釋放69第五講

景觀動態(tài)第五講

景觀動態(tài)70景觀動態(tài)是景觀生態(tài)學(xué)的基本研究內(nèi)容之一。景觀動態(tài)包括景觀的結(jié)構(gòu)和功能隨時空發(fā)生的變化。具體變化包括有：景觀組分的變化、景觀要素的形狀及空間格局的變化，以及由此而引起的能量、物質(zhì)、物種分布及循環(huán)的變化。景觀變化既受自然因素的影響，也受人為因素的影響。景觀動態(tài)是景觀生態(tài)學(xué)的基本研究內(nèi)容之一。71變化速度：緩慢過程——草地退化、土壤侵蝕等快速過程——地震、火災(zāi)等。景觀動態(tài)有時是一個緩慢的過程，如植被演替過程通?？沙掷m(xù)幾年到幾個世紀(jì)，地貌形成過程需要數(shù)年或更長的時間，而主要生物類群的進(jìn)化則需要經(jīng)歷幾百萬年。景觀動態(tài)有時則表現(xiàn)為突發(fā)性的災(zāi)變。如1976年的唐山大地震，在瞬間徹底改變了城市的景觀。變化速度：緩慢過程——草地退化、土壤侵蝕等72第五講-景觀動態(tài)課件73城市化景觀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)景觀-1950~傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀-1800~1950歷史鄉(xiāng)村景觀-1100~1800鐵器時代末期景觀-約公元前1000新石器及青銅時代景觀-原始自然景觀-景觀土地利用變遷過程自然→人工城市化景觀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)景觀-1950~傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀-1800~174河北壩上景觀用變化（1987-1996）河北壩上景觀用變化（1987-1996）75深圳市景觀變化深圳市景觀變化76主要內(nèi)容:一、景觀穩(wěn)定性二、景觀變化的生態(tài)反應(yīng)三、景觀變化定量分析四、景觀變化的驅(qū)動因子五、景觀變化的生態(tài)影響主要內(nèi)容:一、景觀穩(wěn)定性77一、景觀穩(wěn)定性景觀無時無刻在發(fā)生著變化，絕對的穩(wěn)定性是不存在的，景觀穩(wěn)定性只是相對于一定時段和空間的穩(wěn)定性。景觀是由不同組分組成的，這些組分穩(wěn)定性的不同影響著景觀整體的穩(wěn)定性；景觀要素的空間組合也影響著景觀的穩(wěn)定性，不同的空間配置影響著景觀功能的發(fā)揮。人類本身就是景觀的一個有機(jī)組成部分，而旦是景觀組分中最復(fù)雜、又最具活力的部分。同時景觀穩(wěn)定性的最大威脅恰恰是來自于人類活動的干擾，因而人類同自然的有機(jī)結(jié)合是保證景觀穩(wěn)定性的決定因素。一、景觀穩(wěn)定性景觀無時無刻在發(fā)生著變化，絕對的穩(wěn)定性是不存在781、穩(wěn)定性概念在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，有關(guān)穩(wěn)定性的概念都是和特定的研究相聯(lián)系的。純粹的穩(wěn)定性在生態(tài)學(xué)上沒有實際意義，它只是生態(tài)系統(tǒng)所有特點的一個綜合術(shù)語。自從20世紀(jì)50年代生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性理論被提出以后,穩(wěn)定性概念便被各國生態(tài)學(xué)家頻繁地使用，而且隨著研究的深入，不在滿足于其原有含義，更多的關(guān)于描述穩(wěn)定性的概念被引入。目前，有關(guān)穩(wěn)定性術(shù)語不下40多個，有的側(cè)重于描述，有的則強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性的動態(tài)屬性。多種相關(guān)術(shù)語的出現(xiàn)足以說明生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的復(fù)雜。1、穩(wěn)定性概念在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，有關(guān)穩(wěn)定性的概念都是和特定的79由于不同的作者提及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性時，都是從不同的研究角度出發(fā)的，加之系統(tǒng)對外界干擾的反應(yīng)和恢復(fù)過程各不相同，所以產(chǎn)生了許多看來相似卻具有不同內(nèi)涵和外延的穩(wěn)定性概念。由于不同的作者提及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性時，都是從不同的研究角度80具有不同內(nèi)涵的穩(wěn)定性概念：恒定性(constancy)：指生態(tài)系統(tǒng)的物種數(shù)量、種類組成、群落生態(tài)型或物理環(huán)境的特性等不發(fā)生變化。從定義可以看出這是一種絕對穩(wěn)定的概念,但在自然界幾乎不存在。持久性(persistence)：指系統(tǒng)或系統(tǒng)某些組分在一定空間范圍內(nèi)保持恒定或持續(xù)存在的時間。一種群如果達(dá)到滅絕的時間比另一種群長，則認(rèn)為前者更穩(wěn)定。這是一種相對穩(wěn)定的概念，因研究對象而異?？剐?resistance)：或稱抵抗力，描述系統(tǒng)受到干擾后產(chǎn)生變化的大小。它是衡量系統(tǒng)受外界干擾而保持原狀的能力。彈性(resilience)：或稱恢復(fù)力。指系統(tǒng)受到干擾后恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的速度。彈性與持久性概念類似，但更強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)受到擾動后恢復(fù)原狀的速度，即對干擾的緩沖能力。

具有不同內(nèi)涵的穩(wěn)定性概念：恒定性(constancy)：指生81慣性(inertia)：指生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾（如干旱、風(fēng)、火、病蟲害、啃食等）時保持恒定和持久的能力。該定義與恒定性概念基本相同?；謴?fù)力(elasticity)：指生態(tài)系統(tǒng)受到干擾后回到以前狀態(tài)的速度。變幅(amplitude)：指生態(tài)系統(tǒng)被改變后能恢復(fù)原來狀態(tài)的程度。變異性(variability)：指系統(tǒng)受到干擾后，種群密度隨時間變化的大小。慣性(inertia)：指生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾（如干旱、風(fēng)、82由以上概念可以看出，穩(wěn)定性內(nèi)涵包含了兩個方面的內(nèi)容：一是系統(tǒng)保持現(xiàn)狀的能力，即抗干擾的能力；二是系統(tǒng)受到干擾后恢復(fù)到原來狀態(tài)的能力，即擾動后的恢復(fù)能力。從這些定義可以看出，它們之間有很大的相似性，但也并非完全兼容。例如一個有較高抗性的森林生態(tài)系統(tǒng)，其彈性就很??；而一個草原生態(tài)系統(tǒng)抗性較差，但其彈性卻很高。由以上概念可以看出，穩(wěn)定性內(nèi)涵包含了兩個方面的內(nèi)容：83具有不同外延的穩(wěn)定性概念：局部穩(wěn)定性(localstability)：或稱鄰近穩(wěn)定性(neighborhoodstability)，是指生態(tài)系統(tǒng)受到較小干擾后仍能恢復(fù)到原來的平衡點，而受到較大的擾動后則無法恢復(fù)到原來的平衡點，則稱該平衡點的穩(wěn)定為局部穩(wěn)定，或鄰近穩(wěn)定。全局穩(wěn)定性(globalstability)：系統(tǒng)受到較大的擾動后遠(yuǎn)離平衡點，但最終仍能恢復(fù)到原來的平衡點，則稱系統(tǒng)是全局穩(wěn)定性。具有不同外延的穩(wěn)定性概念：局部穩(wěn)定性(localstabi84相對穩(wěn)定性(relativestability)：是反映系統(tǒng)穩(wěn)定程度的量化概念。絕對穩(wěn)定性(absolutestability)：是反映局部穩(wěn)定和全局穩(wěn)定的質(zhì)的概念。阻尼穩(wěn)定性(resistantstability)：系統(tǒng)遭到干擾時，自行增強(qiáng)抗干擾的能力，系統(tǒng)狀態(tài)只發(fā)生微小的振蕩，便迅速恢復(fù)原狀。相對穩(wěn)定性(relativestability)：是反映系85物種喪失穩(wěn)定性(speciesdeletionstability)：系統(tǒng)喪失一個物種后，所有其它物種將維持在一個新的局部穩(wěn)定的平衡點。循環(huán)穩(wěn)定性(cyclestability)：指系統(tǒng)圍繞一個中心點或區(qū)域循環(huán)或振動。循環(huán)穩(wěn)定是一種重要的生態(tài)學(xué)過程。軌道穩(wěn)定性(trajectorystability)：指一個系統(tǒng)不管其起點如何，總是向著某終點或終極域移動的特性。脆弱性(fragility)：能在環(huán)境改變不大條件下保持穩(wěn)定的狀態(tài)。強(qiáng)壯性(robustness)：能在急劇的大變化中保持穩(wěn)定的狀態(tài)。物種喪失穩(wěn)定性(speciesdeletionstabi86綜上所述，盡管關(guān)于穩(wěn)定性概念的描述較多，但從目前的研究來看，生態(tài)學(xué)家比較一致地將系統(tǒng)受到干擾時抵抗偏離初始狀態(tài)的能力和受到干擾后返回初始狀態(tài)的能力作為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義。我們也可以通過這些概念進(jìn)一步總結(jié)出：穩(wěn)定性是受到外界干擾的生態(tài)系統(tǒng)振蕩的幅度和頻率，是其對恢復(fù)的過程和時間的辨識；也指受到外界干擾后，系統(tǒng)抵抗偏離初始狀態(tài)的能力和通過內(nèi)部調(diào)節(jié)恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力。它是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力可靠性和恒定性的反映，也是系統(tǒng)緩沖能力的反映，還是系統(tǒng)自組織、自調(diào)節(jié)和自適應(yīng)性的集中反映。綜上所述，盡管關(guān)于穩(wěn)定性概念的描述較多，但從目前的研究來看，87如果我們用恢復(fù)和抗性二個指標(biāo)結(jié)合起來衡量景觀的穩(wěn)定性，在某些時候會出現(xiàn)混淆。例如兩個景觀，如果其中一個抗干擾能力強(qiáng)，且受到干擾后又能很快恢復(fù)，我們很容易判別該景觀穩(wěn)定性強(qiáng)。然而，如果其中一個景觀抗干擾能力強(qiáng)，但遭破壞后恢復(fù)慢；另一個景觀抗干擾能力弱，但受干擾之后恢復(fù)快，我們就很難準(zhǔn)確地判別哪一個景觀穩(wěn)定性強(qiáng)。所以，有關(guān)表征景觀穩(wěn)定性的術(shù)語、僅是表示了景觀穩(wěn)定性的某一個方面的特征，并不能對景觀的穩(wěn)定性作出總體的估價。這是我們在利用上述各術(shù)語時所必須注意的。如果我們用恢復(fù)和抗性二個指標(biāo)結(jié)合起來衡量景觀的穩(wěn)定性，在某些88另外，我們一般所研究的景觀的穩(wěn)定性多是指有植被覆蓋的景觀類型、這里具有相當(dāng)多的生物量，是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的耗散結(jié)構(gòu)，通過外界輸入的能流和物流來維持其有序結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而對一些生命稀少的沙漠地區(qū)、巖漠地區(qū)，那里的景觀不具備有序結(jié)構(gòu)，是一種物理穩(wěn)定性，二者不能相提并論。另外，我們一般所研究的景觀的穩(wěn)定性多是指有植被覆蓋的景觀類型892、景觀變化與景觀穩(wěn)定性景觀隨時間變化的趨勢可用3個獨立參數(shù)來表征：變化總趨勢（上升、下降、水平）圍繞總趨勢的相對波動幅度（大、?。┎▌拥捻嵚桑ㄖ芷谛杂幸?guī)則的、無規(guī)則）Forman(1990)認(rèn)為，景觀穩(wěn)定性是景觀的各種參數(shù)的長期變化呈現(xiàn)水平狀態(tài)，或是在水平線上下擺動的幅度和周期性具有統(tǒng)計特征。他為此總結(jié)出生態(tài)變化的12條曲線(景觀隨時間變化的一般規(guī)律)。2、景觀變化與景觀穩(wěn)定性景觀隨時間變化的趨勢可用3個獨立參數(shù)90第五講-景觀動態(tài)課件91上圖中景觀參數(shù)是指景觀生產(chǎn)力、總生物量、斑塊的形狀、面積、廊道的寬度、基質(zhì)孔隙度、生物多樣性、網(wǎng)絡(luò)發(fā)育、營養(yǎng)元素含量、演替速率和景觀要素間的流等景觀的重要特征值?？梢圆捎靡曈X觀測和簡單的統(tǒng)計分析(如時間序列分析)來確定某種景觀變化是屬于上述12條曲線的哪一種。一般來說，首先應(yīng)找出景觀參數(shù)的觀測值是否能用一條回歸直線來表示，也就是確定景觀變化的大致趨勢，然后確定波動幅度的大小以及直線上下觀測值的變化是否規(guī)則等。上圖中景觀參數(shù)是指景觀生產(chǎn)力、總生物量、斑塊的形狀、面積、廊92由于所有景觀都受氣候波動的影響，在不同的季節(jié)，許多景觀參數(shù)會上下波動。另外，多數(shù)景觀具長期的變化趨勢，例如在演替過程中生物量的不斷增加或隨人類影響增強(qiáng)景觀要素間的差別增大等。因此，從全球來講，如果景觀參數(shù)的長期變化呈水平狀態(tài)，并且其水平線上下波動幅度和周期性具有統(tǒng)計特征，那我們就可以說景觀是穩(wěn)定的?？梢?，只有呈水平趨勢、小范圍(或較大范圍)但有規(guī)則波動的變化曲線是穩(wěn)定的。由于所有景觀都受氣候波動的影響，在不同的季節(jié)，許多景觀參數(shù)會933、景觀組分的穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性本質(zhì)是景觀各組分的穩(wěn)定性，即氣候、地貌、巖石、土壤、植被、水文等組分穩(wěn)定性的綜合體現(xiàn)。但是各組分的變化往往是不一致的。氣候具有兩種變化，一是周期性變化，這種變化規(guī)律性極強(qiáng)。所以人們多用平均溫度、平均濕度、年平均降水量等指標(biāo)來表示其變化的均值。另一種變化是不規(guī)則的，如第四紀(jì)冰川，該變化對景觀的影響具有異常性。3、景觀組分的穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性本質(zhì)是景觀各組分的穩(wěn)定性，即氣94地貌形態(tài)的變化時間尺度相當(dāng)長，一般以地質(zhì)年代來計算。除河口、海岸帶、活火山、山前的沖洪積扇等地質(zhì)活動強(qiáng)烈的地區(qū)外，地貌的形成需數(shù)百萬年乃至數(shù)千萬年才形成旋回，在人類生存的時間尺度內(nèi)看不到大地升降、滄海桑田的巨變。所以，在人們的心目中，地貌是穩(wěn)定的，在研究景觀的變化時一般不予考慮。地貌形態(tài)的變化時間尺度相當(dāng)長，一般以地質(zhì)年代來計算。除河口、95巖石和土壤是經(jīng)長期的地質(zhì)過程逐步形成的。地球遭受風(fēng)化的歷史已超過30億年。已發(fā)現(xiàn)的巖石表面風(fēng)化殼的最大厚皮不超過150m，生成1cm厚的土壤大約需上千年或更多的時間，現(xiàn)代保留的土壤的生成時間一般不超過2萬年。在沒有植被覆蓋的地區(qū)、土壤的抗侵蝕能力極弱，撒哈拉沙漠平均每一年要吹掉1mm的細(xì)土層。流水對土壤的侵蝕更為劇烈。我國的黃土高原地區(qū)僅數(shù)千年的侵蝕，現(xiàn)在形成的溝壑深已達(dá)數(shù)百米。除了上述一些地區(qū)外，巖石與土壤在植被的覆蓋下，同樣屬穩(wěn)定的景觀組分之列。巖石和土壤是經(jīng)長期的地質(zhì)過程逐步形成的。地球遭受風(fēng)化的歷史已96植被在景觀組分中生命周期相對較短，也容易受到干擾和破壞。植被的變化同樣有周期性和非周期性兩種情況。不同的植物完成其生命周期需一年、多年或更長的時間。按某種時間節(jié)律作周期性的穩(wěn)定變化，遭受人為或自然干擾后，植被發(fā)生改變，需經(jīng)相當(dāng)長一段時間才能得到恢復(fù)，這時認(rèn)為該植被失去了穩(wěn)定性。對農(nóng)業(yè)景觀來說，通常只有在土地生產(chǎn)力大幅度降低的情況下才認(rèn)為失去了景觀的穩(wěn)定性。景觀中的動物多數(shù)情況下僅作為干擾因素出現(xiàn)，只是在某持定物種大量聚集時，才作為景觀組分要素，一般不予考慮。植被在景觀組分中生命周期相對較短，也容易受到干擾和破壞。97水文(主要指地表水)是景觀中最為活躍的組分。水流在景觀中連接各斑塊，在某些時候作為強(qiáng)大的自然干擾力量出現(xiàn)，對景觀的變化最具影響力。如一場洪水瞬間可吞沒城鎮(zhèn)、農(nóng)田，改變一個地區(qū)的景觀面貌，然后又很快消失。景觀組分的穩(wěn)定性既與景觀的穩(wěn)定性有一定的聯(lián)系，也有一定的區(qū)別。為此評價景觀的穩(wěn)定性應(yīng)考慮到景觀組分間的相互聯(lián)系與相互作用。一般來講，在實際評價景觀的穩(wěn)定性時，主要考慮的是植被組分的變化。水文(主要指地表水)是景觀中最為活躍的組分。水流在景觀中連接984、干擾與景觀穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性可以看作是干擾條件下景觀的不同反應(yīng)。在這種情況下，穩(wěn)定性就是系統(tǒng)的兩種特征——恢復(fù)性和抗性的產(chǎn)物。一般來說，景觀的抗性越強(qiáng)，也就是說景觀受到外界干擾時變化較小，景觀越穩(wěn)定；景觀的恢復(fù)性(彈性)越強(qiáng)，也就是說景觀受到外界干擾后，恢復(fù)到原來狀態(tài)的時間越短，景觀越穩(wěn)定。4、干擾與景觀穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性可以看作是干擾條件下景觀的不同99景觀之所以是穩(wěn)定的，是因為建立起了與干擾相適應(yīng)的機(jī)制。不同的干擾頻度和規(guī)律下形成的景觀穩(wěn)定性不同。如果干擾的強(qiáng)度很低，而且干擾是規(guī)則的，景觀能夠建立起與干擾相適應(yīng)的機(jī)制，從而保持景觀的穩(wěn)定性；如果干擾比較嚴(yán)重，但干擾經(jīng)常發(fā)生并且可以預(yù)測，景觀也可以發(fā)展起適應(yīng)干擾的機(jī)制來維持穩(wěn)定性；景觀之所以是穩(wěn)定的，是因為建立起了與干擾相適應(yīng)的機(jī)制。100但如果干擾是小規(guī)則的，而且發(fā)生的頻率很低，景觀的穩(wěn)定性最差。因為這種景觀很少遇到干擾，不能形成與干擾相適應(yīng)的機(jī)制，這種景觀遇到干擾就可能發(fā)生重大變化。理論上講、在干擾經(jīng)常發(fā)生，而且在有一定干擾規(guī)律下形成的景觀穩(wěn)定性最高。這種景現(xiàn)在形成適應(yīng)正常干擾的機(jī)制的同時也可以適應(yīng)間或的非預(yù)測性干擾。但如果干擾是小規(guī)則的，而且發(fā)生的頻率很低，景觀的穩(wěn)定性最差。1015、景觀穩(wěn)定性的尺度問題景觀穩(wěn)定性的尺度問題包括景觀穩(wěn)定性的時間尺度和景觀穩(wěn)定性的空間尺度。景觀穩(wěn)定性的時間尺度是指人們衡量景觀變化時假定的一個變化速率。景觀穩(wěn)定性的空間尺度主要是指景觀的異質(zhì)穩(wěn)定性。5、景觀穩(wěn)定性的尺度問題景觀穩(wěn)定性的尺度問題包括景觀穩(wěn)定性的102景觀穩(wěn)定性是相對的，任何景觀都是連續(xù)變化中的瞬時狀態(tài)。這些狀態(tài)可以看作是時間的函數(shù)。我們評價景觀是否穩(wěn)定是先根據(jù)自己假定的一個時間尺度，或者說是一個變化速率，當(dāng)所觀察的景觀的運動速率大于假定的運動速率時，我們認(rèn)為景觀是變化的；當(dāng)所觀察景觀的運動速率小于假定的運動速率時，我們認(rèn)為景觀是穩(wěn)定的。因此，景觀穩(wěn)定性取決于我們觀察景觀時所選擇的時間尺度。景觀穩(wěn)定性是相對的，任何景觀都是連續(xù)變化中的瞬時狀態(tài)。這些狀103景觀與人類的生活密切相關(guān)，景觀概念也來自于人對世界的觀察。人們觀察景觀的變化只是在其有限的生命周期中，所以，對一般的景觀研究，景觀動態(tài)尺度以人一生的生命周期為好，實際上我們所談到的景觀穩(wěn)定與否通常也是假設(shè)了這樣一個生命周期。在100年左右的時間間隔內(nèi)，如果觀察到的景觀有本質(zhì)的變化，我們說景觀失去了穩(wěn)定性。景觀與人類的生活密切相關(guān)，景觀概念也來自于人對世界的觀察。人104在景觀尺度上，穩(wěn)定性實際上是許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)在立地水平上不斷變化和大尺度上相對靜止的統(tǒng)一。我們把這種穩(wěn)定性稱為景觀的異質(zhì)穩(wěn)定性。顯然流域尺度的兩岸的植被要比沿河流渠道各段植被的穩(wěn)定性要高。異質(zhì)穩(wěn)定性存在于每一景觀中。大尺度上景觀結(jié)構(gòu)和要素組成的變化需要很長的時間才發(fā)生，而小尺度上景觀的變化在短期就可以發(fā)生。在景觀尺度上，穩(wěn)定性實際上是許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)在立地水平上不斷變化1056、景觀穩(wěn)定性的特性（1）景觀流有利于提高景觀的穩(wěn)定性——景觀系統(tǒng)對物質(zhì)流和物種流的開放性可加強(qiáng)系統(tǒng)的抗性，促進(jìn)其恢復(fù)過程。每個景觀要素可接受相鄰其它景觀要素的物質(zhì)流動和生物有機(jī)體的遷移，同時，也可將本身的物質(zhì)和生物種輸送到后者。不管什么原因造成景觀中的局部的生物種群大量死亡時，形成的裸地都會有從相鄰未受破壞或破壞較輕的有機(jī)體來侵入，從而使這塊裸地的生物種群得以恢復(fù)。6、景觀穩(wěn)定性的特性（1）景觀流有利于提高景觀的穩(wěn)定性——景106（2）景觀異質(zhì)性可促進(jìn)景觀的穩(wěn)定性——景觀的異質(zhì)性可為系統(tǒng)在環(huán)境變化下或在發(fā)生干擾時的可塑性增加，并且在遭受干擾后容易恢復(fù)原狀。一般認(rèn)為，同質(zhì)性可促進(jìn)干擾的蔓延。如大面積種植同一種農(nóng)作物會導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的病蟲害。大面積栽植同一樹種的人工林可使森林抗病蟲害和抗火的能力減低。（2）景觀異質(zhì)性可促進(jìn)景觀的穩(wěn)定性——景觀的異質(zhì)性可為系統(tǒng)在107（3）多樣性有利于景觀穩(wěn)定——物種的多樣性和遺傳多樣性有利于景觀穩(wěn)定。不同物種的生態(tài)位不同，對環(huán)境變化和干擾的反應(yīng)也不同。這種差異性對于整個群落、生態(tài)系統(tǒng)甚至景觀的穩(wěn)定性都是有利的。同一物種中不同基因型的存在，有利于物種的保存，同時，也就有利于景觀整體的穩(wěn)定。同樣，物種多樣性和遺傳多樣性也有助于生物系統(tǒng)在干擾后的恢復(fù)。（3）多樣性有利于景觀穩(wěn)定——物種的多樣性和遺傳多樣性有利于108景觀變化的作用力種類：

人力比如：采伐、造林、灌溉等

自然力物理力（比如：地震、洪水、臺風(fēng)）生物力（比如：病害、蟲害）二、景觀變化的生態(tài)反應(yīng)景觀變化的作用力種類：二、景觀變化的生態(tài)反應(yīng)109不同強(qiáng)度作用力的生態(tài)反應(yīng)：作用力強(qiáng)度分為四級：弱度、中度、強(qiáng)度、極度。弱度的作用力會使景觀產(chǎn)生圍繞著中心點的波動。但總的趨勢不變，只是產(chǎn)生波動，這是穩(wěn)定性的基本特點。例如小的森林火災(zāi)。中度作用力可使景觀發(fā)生很大變化，它可產(chǎn)生超出平衡的波動，但是一旦停止干擾仍可使景觀恢復(fù)到原有的平衡狀態(tài)。例如連續(xù)幾年干旱可使河流干涸，使景觀發(fā)生很大的變化。但如果一旦氣候恢復(fù)正常，景觀就會恢復(fù)。不同強(qiáng)度作用力的生態(tài)反應(yīng)：作用力強(qiáng)度分為四級：弱度、中度、強(qiáng)110強(qiáng)度作用力會使景觀產(chǎn)生新的平衡。舊的平衡被打破，新的平衡建立起來。但原有的景現(xiàn)成分還未發(fā)生絕對變化，只是它們的相對地位或某些屬性有顯著變化，但最終還未達(dá)到建立新景觀的程度。比如：耕作極度作用力會產(chǎn)生新景觀。地震使城市變成廢墟，現(xiàn)代的建筑技術(shù)使農(nóng)田區(qū)在短期內(nèi)變成高樓大廈。這都是與原景觀截然不同的。強(qiáng)度作用力會使景觀產(chǎn)生新的平衡。舊的平衡被打破，新的平衡建立111四種作用強(qiáng)度產(chǎn)生四種景觀變化結(jié)果：弱度——波動中度——恢復(fù)強(qiáng)度——建立新的平衡極度——景觀替代四種作用強(qiáng)度產(chǎn)生四種景觀變化結(jié)果：112衡量某一景觀變成另一景觀的標(biāo)準(zhǔn)是：①某一景觀要素成為本底；②幾種景觀要素所占面積的百分比發(fā)生了非常大的變化；③景觀內(nèi)產(chǎn)生了一種新的景觀要素類型。衡量某一景觀變成另一景觀的標(biāo)準(zhǔn)是：113三、景觀變化定量分析景觀動態(tài)是一個復(fù)雜的多尺度的過程，對絕大多數(shù)生物體具有極為重要的意義。景觀作為一個系統(tǒng)與其它自然系統(tǒng)一樣，在內(nèi)外力的作用下發(fā)生變動，并對自然和人類產(chǎn)生的營力有不同表現(xiàn)。影響景觀動態(tài)有如下因素：(1)干擾頻率；(2)恢復(fù)速率；(3)干擾的強(qiáng)度和范圍；(4)景觀的大小或空間范圍三、景觀變化定量分析景觀動態(tài)是一個復(fù)雜的多尺度的過程，對絕大114研究景觀動態(tài)可從多方面著手，如景觀各種要素類型所占面積的變化、斑塊大小、數(shù)量與格局的變化以及景觀功能(如水流、氣流、物種流)、生物量和生產(chǎn)力的變化。其中，最起碼要考慮的，是各種景觀要素類型的變化。在這方面，人們關(guān)心的不僅是各種景觀要素類型在一定時期中面積的增減，并且要查清那種景觀要素類型在一定時期中分別向其余各種景觀要素類型轉(zhuǎn)變的百分率是多少，這個轉(zhuǎn)變百分率稱之為轉(zhuǎn)移概率。研究景觀動態(tài)可從多方面著手，如景觀各種要素類型所占面積的變化115為求景觀轉(zhuǎn)移概率，需要有不同時期的圖面資料。常用轉(zhuǎn)移矩陣的方法研究各種景觀要素類型的互相轉(zhuǎn)化速率。不同地區(qū)的研究實例說明在人為干擾下，各種類型的景觀都有自己的變化發(fā)展規(guī)律。研究景觀動態(tài)可為景觀規(guī)劃提供重要的實際價值。為求景觀轉(zhuǎn)移概率，需要有不同時期的圖面資料。116第五講-景觀動態(tài)課件117第五講-景觀動態(tài)課件118景觀變化動態(tài)是指景觀變化的過去、現(xiàn)狀和未來趨勢，它需要回答：①景觀是怎樣變化的；②為什么有這樣變化；③變化的結(jié)果。根據(jù)關(guān)注景觀變化的側(cè)重點不同，景觀變化動態(tài)可分為兩種：一種是景觀空間變化動態(tài)，一種是景觀過程變化動態(tài)。景觀變化動態(tài)是指景觀變化的過去、現(xiàn)狀和未來趨勢，它需要回答：119景觀空間變化動態(tài)是指景觀斑塊數(shù)量、斑塊大小、廊道的數(shù)量和類型、影響擴(kuò)散的障礙類型和數(shù)量、景觀要素的配置等變化的情況。景觀過程變化動態(tài)是指在外界干擾下，景觀中的物種的擴(kuò)散、能量的流動和物質(zhì)的運移等變化情況。它一般要涉及到：系統(tǒng)的輸入流、流的傳輸率和系統(tǒng)的吸收率、系統(tǒng)的輸出流、能量的分配等。景觀空間變化動態(tài)是指景觀斑塊數(shù)量、斑塊大小、廊道的數(shù)量和類型120景觀空間變化和景觀過程變化是同一變化中的兩個方面。過程變化是空間變化的原因，比如景觀中某物種在當(dāng)?shù)販缤龅目赡苄栽黾?，很可能是物種從一個斑塊移動到另一個斑塊的廊道被切斷?？臻g變化反過來又影響過程變化。如許多鳥類對小的、破碎的斑塊的反應(yīng)十分敏感。盡管森林仍保持整體的面貌，但在班塊的尺度、森林的破碎化越大，斑塊的環(huán)境越遠(yuǎn)離森林，鳥類的活動越受影響。景觀空間變化和景觀過程變化是同一變化中的兩個方面。121第五講-景觀動態(tài)課件122景觀變化的動態(tài)模擬是通過建立模型來實現(xiàn)的，模型的建立需要了解景觀變化的機(jī)制和過程，一般來說，至少需要考慮以下幾點：①景觀的初始狀態(tài)——任何景觀變化的動態(tài)模擬，都需要建正一個初始狀態(tài)，用來同以后的景觀相比較。但是事實上任何景觀都是文化的景觀，都保留著過去管理的痕跡并體現(xiàn)當(dāng)今的實踐活動。所以人類對景觀的影響只是一種程度。景觀變化的動態(tài)模擬是通過建立模型來實現(xiàn)的，模型的建立需要了解123②景觀變化的方向——景觀變化的方向揭示著景觀變化的大量信息。③景觀的變化速率——景觀變化速率也是十分重要的。非?？斓淖兓士赡苁巩?dāng)?shù)睾蛥^(qū)域的物種滅亡，改變區(qū)域的生物多樣性。②景觀變化的方向——景觀變化的方向揭示著景觀變化的大量信息。124四、景觀變化的驅(qū)動因子景觀變化的驅(qū)動因子—般分為兩類，一類是自然驅(qū)動因子，一類是人為驅(qū)動因子。自然驅(qū)動因子常常是在較大的時空尺度上作用于景觀，它可以引起大面積的景觀發(fā)生變化。人為驅(qū)動因子包括人口、技術(shù)、政經(jīng)體制、政策和文化等因子，它們對景觀的影響十分重要。四、景觀變化的驅(qū)動因子景觀變化的驅(qū)動因子—般分為兩類，一類是125自然驅(qū)動因子：