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1、 第十章第十章 景观动态变更景观动态变更亚马逊河流域大片森林被毁灭，现代社会一座座高楼拔地而起，洪水顷刻间沉没了农田，落荒地渐渐演化成与当地气候相适应的顶极群落，等等。我们四周的景观无时无刻不在发生着变更。其结果不仅变更了人类的自然环境，而且影响着人类的社会制度、经济制度甚至文化思想。景观变更（景观动态）：景观在各种内外部驱动因素作用下其结构和功景观变更（景观动态）：景观在各种内外部驱动因素作用下其结构和功能随时间推移发生的变更过程，表现出的特征与规律。能随时间推移发生的变更过程，表现出的特征与规律。变更形式：有规律的变更（演替、物种进化、地貌形成）和非规律变更变更形式：有规律的变更（演替、物
2、种进化、地貌形成）和非规律变更（自然灾难、人为干扰）。（自然灾难、人为干扰）。变更时间：长时间尺度（几百年、上千年）和短时间尺度（瞬间、几年、变更时间：长时间尺度（几百年、上千年）和短时间尺度（瞬间、几年、几十年）。几十年）。第一节 景观稳定性其次节 景观变更第一节第一节 景观稳定性景观稳定性景观稳定性只是相对于确定时段和空间的稳定性；景观稳定性只是相对于确定时段和空间的稳定性；景观组分稳定性的不同影响着景观整体的稳定性；景观组分稳定性的不同影响着景观整体的稳定性；景观要素的空间组合方式也影响着景观的稳定性；景观要素的空间组合方式也影响着景观的稳定性；稳定性最大威逼来自于人类活动的干扰，因而人
3、类同自然稳定性最大威逼来自于人类活动的干扰，因而人类同自然的有机结合是保证景观稳定性的确定因素。的有机结合是保证景观稳定性的确定因素。一、景观稳定性的概念一、景观稳定性的概念1、景观参数？的变更曲线（、景观参数？的变更曲线（P165）若不考虑时间尺度，景观参数随时间变更曲线的特点可以由若不考虑时间尺度，景观参数随时间变更曲线的特点可以由3个独立参数来描述：个独立参数来描述：变更的总趋势（上升、下降和水平趋势）；变更的总趋势（上升、下降和水平趋势）；围绕总趋势的相对波动幅度（大范围和小范围）；围绕总趋势的相对波动幅度（大范围和小范围）；波动的韵律（规则和不规则）。波动的韵律（规则和不规则）。波波
4、 动动波波 动动韵韵韵韵 律律律律变化趋势变化趋势变化趋势变化趋势波波波波动动动动幅幅幅幅度度度度景观变化的12条变化曲线稳定稳定稳定稳定不稳不稳不稳不稳不稳不稳不稳不稳不稳不稳不稳不稳亚稳亚稳亚稳亚稳亚稳亚稳亚稳亚稳（a）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在1000年内预料的生物量变更（b）英国剑桥旁边罗金厄姆林地面积400年来的变更 （c）夏威夷冒纳罗亚山上空 22年间大气中CO2含量的变更2、景观稳定性的概念Forman(1986)：表达为抗性、惰性、弹性等多种理解。Neef（1974）：认为是景观的某种惯性。本书作者：景观保持原有状态及其受干扰后回来该状态的实力。对景观稳定性概念的理解（两个
5、方面）对景观稳定性概念的理解（两个方面）1）从景观变更的趋势来相识：）从景观变更的趋势来相识：长久性：表示系统或某些成分的生存时间。长久性：表示系统或某些成分的生存时间。恒定性：表示系统某些特征的波动频率和幅度。恒定性：表示系统某些特征的波动频率和幅度。2）从景观对干扰的反应来相识：）从景观对干扰的反应来相识：复原性或弹性：表示系统发生变更后复原到原来状态复原性或弹性：表示系统发生变更后复原到原来状态的实力。（可用系统回到原状态所需的时间来度量。）的实力。（可用系统回到原状态所需的时间来度量。）抗性阻力：表示系统反抗外界变更的实力。抗性阻力：表示系统反抗外界变更的实力。3、对稳定性、亚稳定性和
6、非稳定性三种状态的理解、对稳定性、亚稳定性和非稳定性三种状态的理解 1)稳定性稳定性(stability)：是相对的，景观参数的长期变更成：是相对的，景观参数的长期变更成水平状态，并且在其水平线上下波动，波动幅度和周期具有水平状态，并且在其水平线上下波动，波动幅度和周期具有统计特征的，我们认为是稳定的。（四个方面理解：再生实统计特征的，我们认为是稳定的。（四个方面理解：再生实力、输入输出平衡、多样性、承载实力，力、输入输出平衡、多样性、承载实力，P162）2)亚稳定性亚稳定性(meta-stability)：景观处于动态平衡之中。：景观处于动态平衡之中。说它是动态的，是因为它还在变更；说它是平
7、衡的，因为从说它是动态的，是因为它还在变更；说它是平衡的，因为从较长的尺度来说，它又是不变的。亦即相对稳定状态，是景较长的尺度来说，它又是不变的。亦即相对稳定状态，是景观自组织的一种表现，具有可预料的波动状态。观自组织的一种表现，具有可预料的波动状态。3)非非稳稳定定性性(instability）：是是指指波波动动方方式式常常常常发发生生变变更更或或不不行预料。行预料。非稳定性可能以两种类型存在：非稳定性可能以两种类型存在：(1)系系统统发发生生变变更更后后，达达到到新新的的可可预预料料波波动动状状态态，形形成成一一种新的亚稳定平衡。种新的亚稳定平衡。(2)在统计学意义上没有新的可预料波动状态
8、出现。在统计学意义上没有新的可预料波动状态出现。非稳定性既可以是短暂的，也可以是长期的。非稳定性既可以是短暂的，也可以是长期的。4、稳定性的其他相关概念（特征）稳定性概念很多，运用频繁，人们从不同角度(刘增文等，1997；蔡晓明，2000；傅伯杰等，2001)形成了很多有区分的概念。恒定性：是一种确定稳定的概念，在自然界中几乎不存在。具体指生态系统的物种数量、群落生活型或环境的物理特征等参数不发生变更。长久性：是一种相对稳定的概念，据探讨对象不同，稳定水平也不同。指生态系统在确定边界范围内保持恒定或维持某一特定状态的历时长度。惯性：指在风、火、病虫害及食草动物数量剧增等扰动因子出现时生态系统保
9、持恒定或长久的实力。弹性或称复原性：指生态系统缓冲干扰并仍保持在确定阈限之内的实力。抗性或称反抗力：描述生态系统在受到扰动后产生变更的大小，也就是衡量生态系统对敏感性的大小。变异性：描述系统受到扰动后种群密度随时间变更的大小。变 幅：指生态系统可被变更并能快速复原原来状态的程度。二、二、景观形成要素的稳定性景观形成要素的稳定性 景观是由气候、地貌、岩石和土壤、景观是由气候、地貌、岩石和土壤、植被、水文五大要素组成。植被、水文五大要素组成。景观整体的稳定性是由其各形成要素的景观整体的稳定性是由其各形成要素的稳定性所确定的，景观各形成要素的稳定性稳定性所确定的，景观各形成要素的稳定性千差万别，为此
10、在对景观稳定性做总体评价千差万别，为此在对景观稳定性做总体评价时，应考虑到各要素在景观稳定性中的作用时，应考虑到各要素在景观稳定性中的作用及其相互联系。及其相互联系。1、气候：气候具有两种变更，周期性变更和异样变更，具、气候：气候具有两种变更，周期性变更和异样变更，具有不稳定性。有不稳定性。2、地貌、地貌 ：通常在探讨景观的动态时认为地貌要素是稳定的。：通常在探讨景观的动态时认为地貌要素是稳定的。3、岩石和土壤：对多数地区来说，岩石和土壤属稳定的景、岩石和土壤：对多数地区来说，岩石和土壤属稳定的景观要素，通常很少考虑。观要素，通常很少考虑。4、植被：在景观稳定性中起主要作用。具有周期性和异样、
11、植被：在景观稳定性中起主要作用。具有周期性和异样变更两种状况。对多数景观来说，植被的稳定性事实上代表变更两种状况。对多数景观来说，植被的稳定性事实上代表了景观的稳定性。了景观的稳定性。一般地说，在实际评价景观稳定性时，主要考虑的是一般地说，在实际评价景观稳定性时，主要考虑的是植被要素的变更。植被要素的变更。5、水文：水既是景观中较为活跃的组成要素，又是对景观、水文：水既是景观中较为活跃的组成要素，又是对景观的变更最具影响力的干扰因素。水的稳定性最差，其变更又的变更最具影响力的干扰因素。水的稳定性最差，其变更又很难预料。很难预料。三、景观稳定性的尺度问题 我们以上所谈到的景观稳定性，事实上都没有
12、考虑景观稳定性的尺度问题，或者下意识地依据自己假定的一个尺度来评判景观是否稳定。景观稳定性的尺度问题包括时间尺度问题和空间尺度问题。景观的稳定性取决于视察景观时所选择的时空尺度。景观稳定性的时间尺度景观稳定性的时间尺度 任何景观都是连续变更的瞬息状态，这些状态可以看作是时间的任何景观都是连续变更的瞬息状态，这些状态可以看作是时间的函数，我们评价景观是否稳定首先依据自己假定的一个时间尺度。（或函数，我们评价景观是否稳定首先依据自己假定的一个时间尺度。（或者变更速率）。者变更速率）。景观稳定性的时间尺度一般以人的生命周期为好。景观稳定性的时间尺度一般以人的生命周期为好。景观稳定性的空间尺度景观稳定
13、性的空间尺度 即即 在立地水平上不断变更在立地水平上不断变更 和和 大尺度上相对静止大尺度上相对静止 的统一。的统一。大尺度上景观结构和要素组成的变更须要很长的时间才发生，而大尺度上景观结构和要素组成的变更须要很长的时间才发生，而小尺度上景观的变更在短期就可以发生。小尺度上景观的变更在短期就可以发生。四、干扰与景观稳定性四、干扰与景观稳定性 景观可以看作是干扰的产物。景观可以看作是干扰的产物。稳定性是系统两个特征稳定性是系统两个特征复原性和抗性的复原性和抗性的产物。产物。一般地说，一般地说，1）景观抗性越强，景观越稳定；）景观抗性越强，景观越稳定；2）景观复原性越强，景观越稳定；）景观复原性越
14、强，景观越稳定；3）终级景观的）终级景观的抗干扰实力比初始景观强；抗干扰实力比初始景观强；4）受到干扰之后，初）受到干扰之后，初始景观的复原实力又比终级景观强。始景观的复原实力又比终级景观强。景观对干扰的反抗实力被限定在确定的阈值景观对干扰的反抗实力被限定在确定的阈值之内。在稳定性探讨中，最好用不同稳定性的组分之内。在稳定性探讨中，最好用不同稳定性的组分来量度和表示抗性和复原性。来量度和表示抗性和复原性。干扰的强度和频率常常相互作用影响景观稳定性：干扰的强度和频率常常相互作用影响景观稳定性：（1）若干扰的强度很低，而且干扰是规则的，景观能够建立起与）若干扰的强度很低，而且干扰是规则的，景观能够
15、建立起与干扰相适应的机制，从而保持景观的稳定性。干扰相适应的机制，从而保持景观的稳定性。（2）若干扰的强度比较严峻，但干扰常常发生，并且可以预料，）若干扰的强度比较严峻，但干扰常常发生，并且可以预料，景观也可以渐渐适应干扰的机制来维持稳定性。景观也可以渐渐适应干扰的机制来维持稳定性。（3）若干扰不规则，而且发生的频率很低，则景观的稳定性最差。）若干扰不规则，而且发生的频率很低，则景观的稳定性最差。（4）理论上讲，在干扰常常发生，而且没有确定干扰规律下形成）理论上讲，在干扰常常发生，而且没有确定干扰规律下形成的景观，其稳定性最高。的景观，其稳定性最高。五、景观稳定性测度 自然景观中自然植被的自发
16、演替过程是由非匀整化渐渐向匀整化转变，不同物种渐渐聚集形成确定结构，其内部有序性发生变更。熵就是一个衡量系统内部有序性或者混沌程度的量。经修正后用于景观稳定性的计算。P163-164.结论：自然植被无序度高，熵值大，景观就越稳定；相反，有序性强，熵值愈低，景观越不稳定。其次节其次节 景观变更景观变更一、景观变更的基本规律性及其推断标准 1、基本模式 恒定式：周期循环式：定向式：分段模式 灾变模式2、推断标准 1）基质是否发生了变更；2）若基质未发生变更，那么景观要素类型所占比例是否发生了变更；3）是否有占有确定比例的新景观要素类型出现。案例：P167 浦东新区景观类型面积变更。二、景观变更的驱动因子 傅伯杰（2001）：自然和人文两大类。张秋菊（2003）：大尺度上是地貌、气候自然因子和人口、文化、社会经济等人文因子占主导作用；小尺度上是植被、土壤和技术革新等因子起主导作用。肖笃宁、王宪礼等对湿地景观变更的探讨证明白人为和自然不同性质的驱动因子的主导和叠加影响。土地利用/土地覆盖变更是探讨驱动因子的切入点。分析方法：典型相关分析法和逐步回来分析法。三、景观变更的空间过程与模式三、景观变更的空间过程与模式穿孔穿孔分割分割破碎化破碎化缩小缩小消失消失空间过程空间过程影响单个斑影响单个斑块或廊道块或廊道影响整个区影响整个区域或斑块域或斑块