景观破碎化与生态学模型 文献综述.docx

沈阳农业大学学士学位论文文献综述摘要：通过对湿地景观的调查，进行生态学模型及景观破碎化的研究，将其联系发展，得到生态学模型在湿地景观破碎化中的应用。景观破碎化就是在自然过程或人为活动影响下，连续的整体景观转变为分割和破碎的景观镶嵌体的过程。生态学模型是依据生态学原理,运用数学方法描述生物个体、种群、群落和生态系统数量变化过程的模型。常用的生态学模型有描述生物种群数量变动关系的模型，考虑到生物种群年龄结构的列维斯一列斯里矩阵模型以及分析生态系统中物质变换和能量转化的分室模型等。湿地景观就是介于陆地与水域之间的，为水体暂时或永久覆盖的景观，包括沼泽、河滩、湖泊、河口和水深小于6 m的海域。关键词：湿地景观；景观破碎化；生态学模型；种群 生态学模型与湿地景观破碎化的研究应用1,生态学模型及湿地景观破碎化定义1.1，湿地景观国际湿地公约采用广义的湿地定义，这一定义包含狭义湿地的区域，有利于将狭义湿地及附近的水体、陆地形成一个整体，便于保护和管理。湿地的研究活动则往往采用狭义定义。美国鱼类和野生生物保护机构于1979年在“美国的湿地深水栖息地的分类”一文中，重新给湿地作定义为：“陆地和水域的交汇处，水位接近或处于地表面，或有浅层积水，至少有一至几个以下特征：(1)至少周期性地以水生植物为植物优势种(2)底层土主要是湿土(3)在每年的生长季节，底层有时被水淹没。”定义还指湖泊与湿地以低水位时水深2米处为界，按照这个湿地定义，世界湿地可以分成二十多个类型，这个定义目前被许多国家的湿地研究者接受。 1.2，景观破碎化景观的破碎化是指由于自然或人文因素的干扰所导致景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过程。实质上包括了穿孔、分割、破碎化、缩小、消失五种景观变化的空间过程1。破碎化是指自然分割及人为切割的程度,即生态格局由连续结构向斑块嵌块体变化过程的一种度量。景观环境破碎化与人类活动密切相关,通过对破碎化的研究,可在一定程度上揭示景观稳定性和人类干扰程度,为景观管理和设计提供理论依据2。根据空间处理方式的不同,异质种群模型可分为三大类,可不同程度地用于描述破碎化景观动态。 (1)空间不确定异质种群模型,假定所有局域种群间均等互联,模型中不包含空间信息,仅能用于景观斑块动态描述; (2)空间确定异质种群模型,假设局域种群在二维空间上以规则格子形式排列,是一种准现实的空间处理方式,可用于景观动态的简单描述; (3)空间现实异质种群模型,包含了破碎化景观中局域种群的几何特征,可直接用于真实景观动态的模拟研究。 空间现实的和基于个体的异质种群模型不但是未来异质种群模型发展的主流,也将成为未来破碎化景观动态研究的重要工具。为了更加准确完整地描述破碎化景观动态,不但应该综合运用已有的各种异质种群模型方法,更要引进新模型来刻画多物种、多变量、高维度、复杂连接的破碎化景观格局与过程。利用景观格局指标进行景观环境研究是目前湿地景观究的一种定量研究方法。随着遥感与GIS技术的推广应用,人们能较容易地对一幅或多幅景观类型图进行处理,获得大量格局指标数据。通过选取多个景观格局指数来反映湿地环境的个体形态特征及整体多样性特征,进而反映景观空间格局变化及湿地环境的破碎化程度2。景观破碎化导致物种以异质种群方式存活,使得基于异质种群动态模拟破碎化景观动态成为可能。异质种群动态模型的发展为景观动态模拟奠定了良好基础。1.3，生态学模型建立方法建立生态学模型的方法简单来说，包括四个部分：建立概念模型，建立定量模型，模型检验，模型应用。建立生态数学模型的方法一般认为至少有两种途径：一种是分室方法，用以研究生态系统中各分室的物质与能量的流动，并给出定量的表示。一种是实验组成成分法，主要用于复杂生态系统的生态过程(如捕食，竞争等)的分析。 总之，并不是所有建模过程都要经过这些步骤，有时各步骤之间的界限也不那么分明建模时不应拘泥于形式上的按部就班，在实际建模过程中可以灵活采取。1， 景观生态学模型及景观破碎化的研究应用2.1，景观生态学在研究中的应用景观生态学是一门研究景观空间格局对生态过程影响的新兴学科。它除关注以往传统生态学中的自然因素外,更注重人类活动对景观格局及其演化过程的影响3。目前,景观生态学的研究焦点是在较大的空间和时间尺度上生态系统的空间格局和生态过程。Risser等认为景观生态学研究具体包括:景观空间异质性的发展和动态;异质性景观的相互作用和变化;空间异质性对生物和非生物过程的影响;空间异质性的管理。景观生态学的理论发展突出体现其对异质性景观格局和过程的关系,以及它们在不同时间和空间尺度上相互作用的研究5。景观破碎化指数指景观中某一生境类型在给定时间内和给定性质上的破碎化程度。其取值为01, 0代表无生境破碎化现象, 1代表已完全破碎化。破碎化指数为F1= (Np-1) /NcF2=MS(Nf-1) /Nc式中:F1为整个区域的景观破碎化指数;F2为斑块数破碎化指数;Nc为研究区总面积与最小斑块面积之比;MS为景观中各类型斑块的平均斑块面积与最小斑块面积之比;Np为景观的斑块总数;Nf为景观中给定生境类型的斑块数4。目前,有许多学者将景观生态学和3S技术应用到景观规划中去。李新通以GIS技术为支撑,根据景观生态学格局与过程的原理,在闽东南沿海地区进行景观尺度上的农业土地景观生态分类与景观单元空间格局的优化配置,对生产性景观单元进行了土地利用模式设计,以形成高效的农业土地利用模式。王芳等运用GIS技术强大的信息管理、空间数据处理分析功能,采用松散蜗合式GIS建模方式,实现了对二龙山水库流域退化生态系统的景观生态规划。GIS的发展与应用为景观生态学研究提供了重要的手段与数据来源,并在景观生态系统结构与功能分析、空间格局描述与变化模拟、生态监测与研究、生态设计与规划,以及景观生态保护与管理等方面发挥重要作用。2.2，生态学模型在研究中的应用河流生态系统健康评价的预测模型方法，该类方法首先通过选择参考点,建立理想情况下样点的环境特征及相应生物组成的经验模型,之后,比较观测点生物组成的实际值与模型推导的该点预期值,以两者的比值河流健康进行评价8。开展基于遥感、GIS、GPS新技术的河流健康评价指标体系研究。随着可持续发展战略的实施,健康的河流生态系统必将成为河流管理的主要目标,所以很有必要开展相关研究。通过3S技术手段可方便快捷地建立一套适用于我国河流生态系统健康理论及评价体系,对主要河流进行健康评价,为河流及流域管理提供基础数据和决策依据,以期实现经济、社会及环境的可持续发展9。参考文献1 王宪礼，布仁仓，胡远满等.辽河三角洲湿地的景观破碎化分析J .应用生态学报，1996，7：299-304.2 成遣，王铁良.辽河三角洲湿地环境破碎化与恢复对策研究J .人民黄河，2010，3：11-13.3 饶裕平,方陆明,李东.GIS在景观生态学研究中的应用J .人民黄河，2009，2：9-10.4 王瑞玲，黄锦辉,韩艳丽等。黄河三角洲湿地景观格局演变研究J。人民黄河，2008，10：14-17。5肖笃宁,布仁仓,李秀珍.生态空间理论与景观异质性J.生态学报, 1997,17，5: 453-4566李新通.可持续农业景观生态规划与设计J.地域研究与开发, 2000, 19，3: 5-9.7王芳,夏丽华.基于GIS的景观生态规划研究以二龙山水库流域景观生态系统为例J.东北测绘, 2002, 25，3: 12-14.8唐涛,蔡庆华,刘健康.河流生态系统健康及其评价J.应用生态学报,2002,13，9:1 191-1 194.9Kemper N P.RVI:Riparian Vegetation IndexR.Draft Report to the Water Research Commission, WRC,199