景觀破碎化與生態(tài)學模型 文獻綜述.docx

沈陽農(nóng)業(yè)大學學士學位論文文獻綜述摘要：通過對濕地景觀的調(diào)查，進行生態(tài)學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程或人為活動影響下，連續(xù)的整體景觀轉(zhuǎn)變?yōu)榉指詈推扑榈木坝^鑲嵌體的過程。生態(tài)學模型是依據(jù)生態(tài)學原理,運用數(shù)學方法描述生物個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)數(shù)量變化過程的模型。常用的生態(tài)學模型有描述生物種群數(shù)量變動關(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)學模型；種群 生態(tài)學模型與濕地景觀破碎化的研究應(yīng)用1,生態(tài)學模型及濕地景觀破碎化定義1.1，濕地景觀國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、陸地形成一個整體，便于保護和管理。濕地的研究活動則往往采用狹義定義。美國魚類和野生生物保護機構(gòu)于1979年在“美國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，至少有一至幾個以下特征：(1)至少周期性地以水生植物為植物優(yōu)勢種(2)底層土主要是濕土(3)在每年的生長季節(jié)，底層有時被水淹沒?！倍x還指湖泊與濕地以低水位時水深2米處為界，按照這個濕地定義，世界濕地可以分成二十多個類型，這個定義目前被許多國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)的斑塊鑲嵌體的過程。實質(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程的一種度量。景觀環(huán)境破碎化與人類活動密切相關(guān),通過對破碎化的研究,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,是一種準現(xiàn)實的空間處理方式,可用于景觀動態(tài)的簡單描述; (3)空間現(xiàn)實異質(zhì)種群模型,包含了破碎化景觀中局域種群的幾何特征,可直接用于真實景觀動態(tài)的模擬研究。 空間現(xiàn)實的和基于個體的異質(zhì)種群模型不但是未來異質(zhì)種群模型發(fā)展的主流,也將成為未來破碎化景觀動態(tài)研究的重要工具。為了更加準確完整地描述破碎化景觀動態(tài),不但應(yīng)該綜合運用已有的各種異質(zhì)種群模型方法,更要引進新模型來刻畫多物種、多變量、高維度、復(fù)雜連接的破碎化景觀格局與過程。利用景觀格局指標進行景觀環(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,人們能較容易地對一幅或多幅景觀類型圖進行處理,獲得大量格局指標數(shù)據(jù)。通過選取多個景觀格局指數(shù)來反映濕地環(huán)境的個體形態(tài)特征及整體多樣性特征,進而反映景觀空間格局變化及濕地環(huán)境的破碎化程度2。景觀破碎化導致物種以異質(zhì)種群方式存活,使得基于異質(zhì)種群動態(tài)模擬破碎化景觀動態(tài)成為可能。異質(zhì)種群動態(tài)模型的發(fā)展為景觀動態(tài)模擬奠定了良好基礎(chǔ)。1.3，生態(tài)學模型建立方法建立生態(tài)學模型的方法簡單來說，包括四個部分：建立概念模型，建立定量模型，模型檢驗，模型應(yīng)用。建立生態(tài)數(shù)學模型的方法一般認為至少有兩種途徑：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，并給出定量的表示。一種是實驗組成成分法，主要用于復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過程(如捕食，競爭等)的分析。 總之，并不是所有建模過程都要經(jīng)過這些步驟，有時各步驟之間的界限也不那么分明建模時不應(yīng)拘泥于形式上的按部就班，在實際建模過程中可以靈活采取。1， 景觀生態(tài)學模型及景觀破碎化的研究應(yīng)用2.1，景觀生態(tài)學在研究中的應(yīng)用景觀生態(tài)學是一門研究景觀空間格局對生態(tài)過程影響的新興學科。它除關(guān)注以往傳統(tǒng)生態(tài)學中的自然因素外,更注重人類活動對景觀格局及其演化過程的影響3。目前,景觀生態(tài)學的研究焦點是在較大的空間和時間尺度上生態(tài)系統(tǒng)的空間格局和生態(tài)過程。Risser等認為景觀生態(tài)學研究具體包括:景觀空間異質(zhì)性的發(fā)展和動態(tài);異質(zhì)性景觀的相互作用和變化;空間異質(zhì)性對生物和非生物過程的影響;空間異質(zhì)性的管理。景觀生態(tài)學的理論發(fā)展突出體現(xiàn)其對異質(zhì)性景觀格局和過程的關(guān)系,以及它們在不同時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,有許多學者將景觀生態(tài)學和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)學格局與過程的原理,在閩東南沿海地區(qū)進行景觀尺度上的農(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,對生產(chǎn)性景觀單元進行了土地利用模式設(shè)計,以形成高效的農(nóng)業(yè)土地利用模式。王芳等運用GIS技術(shù)強大的信息管理、空間數(shù)據(jù)處理分析功能,采用松散蝸合式GIS建模方式,實現(xiàn)了對二龍山水庫流域退化生態(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)學研究提供了重要的手段與數(shù)據(jù)來源,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)測與研究、生態(tài)設(shè)計與規(guī)劃,以及景觀生態(tài)保護與管理等方面發(fā)揮重要作用。2.2，生態(tài)學模型在研究中的應(yīng)用河流生態(tài)系統(tǒng)健康評價的預(yù)測模型方法，該類方法首先通過選擇參考點,建立理想情況下樣點的環(huán)境特征及相應(yīng)生物組成的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?之后,比較觀測點生物組成的實際值與模型推導的該點預(yù)期值,以兩者的比值河流健康進行評價8。開展基于遙感、GIS、GPS新技術(shù)的河流健康評價指標體系研究。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施,健康的河流生態(tài)系統(tǒng)必將成為河流管理的主要目標,所以很有必要開展相關(guān)研究。通過3S技術(shù)手段可方便快捷地建立一套適用于我國河流生態(tài)系統(tǒng)健康理論及評價體系,對主要河流進行健康評價,為河流及流域管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策依據(jù),以期實現(xiàn)經(jīng)濟、社會及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展9。參考文獻1 王憲禮，布仁倉，胡遠滿等.遼河三角洲濕地的景觀破碎化分析J .應(yīng)用生態(tài)學報，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)對策研究J .人民黃河，2010，3：11-13.3 饒裕平,方陸明,李東.GIS在景觀生態(tài)學研究中的應(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,李秀珍.生態(tài)空間理論與景觀異質(zhì)性J.生態(tài)學報, 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J.地域研究與開發(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流域景觀生態(tài)系統(tǒng)為例J.東北測繪, 2002, 25，3: 12-14.8唐濤,蔡慶華,劉健康.河流生態(tài)系統(tǒng)健康及其評價J.應(yīng)用生態(tài)學報,2002,13，9:1 191-1 194.9Kemper N P.RVI:Riparian Vegetation IndexR.Draft Report to the Water Research Commission, WRC,199