景观生态学第4章

4 景观变化

景观变化包括景观的结构和功能随时间而变化。变化既有自然的因素，也有人为的因素，变化有快有慢。

比如：1976年唐山的大地震，一夜间。1978年的大兴安岭大火，435万公顷。荷兰的围海造田、沙漠化、滥伐森林等。

城市化景观

现代农业景观-1950~

传统农业景观-1800~1950

历史乡村景观-1100~1800

铁器时代末期景观-约公元前1000

新石器及青铜时代景观-

原始自然景观-

景

观

土

地

利

用

变

迁

过

程

自然→人工

4.1 稳定性的基本概念

4.1.1 景观变化曲线

Forman & Godron 用3个独立参数表征所有变化曲线：?变化的总趋势（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）；?波动的韵律（规则和不规则）

（a）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在1000年内预测的生物量变化

（b）英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化（c）夏威夷冒纳罗亚山上空22年间大气中CO2含量的变化

4.1.2 稳定性、准稳定性和不稳定性

1 ）LT-SRO和LT-LRO稳定曲线

生物系统的稳定性（stability）是相对的，景观参数的长期变化成水平状态，并且在其水平线上下波动，波动幅度和周期具有统计特征的，我们认为是稳定的。

2 ）有人用准稳定性（metastability)来表达这种稳定状态

因为它并不是固定不变的，而是处于动态平衡之中，说它是动态的，是因为它还在变化，说它是平衡的，因为从较长的尺度来说，它又是不变的。

3 ）不稳定性指的是波动方式经常发生变化或不可预测不稳定性可能出现两种情况：

一是受到干扰后打破原有平衡后立刻建立新的平衡。即以新的平衡代替原有的平衡。

二是旧的平衡被打破后，新的可预测的稳定状态并未出现。比如：干旱的草地一经耕垦，就会不稳定。

4.1.3 关于稳定性的其他重要概念

1 ）持久性（persistence)

指一个系统或它一些分量的持续存留时间。

2）抵抗力（resistance)

指一个系统对某种干扰就地抵制的能力。

3 ）恢复力（resilience)

指一个系统在受到干扰破坏后恢复其功能的能力。

4 ）关于景观特性与稳定性关系的基本原则：

?岩石、水泥路面等无生物定居地，具有物理系统的稳定性。

?随生物量的增加准稳定性增加。

?顶级群落的准稳定最大，中间演替阶段次之，先锋阶段最小。

?从抵抗力来说，顶级群落大于先锋群落；从恢复力来说，先锋群落大于顶级群落。

5 ）按稳定性将景观要素分成三种类型

?具有物理系统稳定性的景观要素。

?准稳定性低的景观要素

?准稳定性高的景观要素

4.1.4 物种共存与斑块动态

物种共存的两种机制：平衡观点和非平衡的观点

1 ）平衡观点：

从Gause的竞争排斥原理出发，以生态位分化作为物种共存的基本机制。

这个观点包括两点内容：

?凡生态位完全相同的种，将产生种间竞争，一个种将被另一个种所排挤，最后又一个种占优势。

由多个种组成的稳定群落，必然是由生态位不同的种所组成。

生态位，是物种的特性，指一个种与其周围环境的关系总和。

从植物角度可分为四种生态位：

生境生态位：植物对物理自然因素的要求

生活型生态位：包括个体大小、生产能力等属性。

季相生态位：季节格局变化

更新生态位：成熟个体被下一代代替过程中为达到成功所表现出来的特殊性，可能表现在种子生产、散布、发芽、生长等各个方面。

2 ）非平衡观点：

不反对竞争排斥原理，但认为由于干扰的存在，竞争排斥不是通则，而是某些局部特点；干扰是维持物种共存的机制。

竞争排斥在自然界能否发生，有三个前提：?确实两个物种在同一时间对同一资源产生竞争?要在一个稳定的环境中

?要一直等到一个物种完全排斥另一个物种所需

的时间为止

干扰的作用：

?干扰可创造一种有利于竞争力弱的种的环境条件

?干扰频度如果比竞争排斥所需的时间短，就可以防止竞争排斥的发生。

?干扰斑块如果在空间上接近于正在发生竞争排斥的斑块，就可以使被排斥种迁移到本斑块来。

3）斑块动态

指的是相互隔离的斑块是变化的。

与斑块动态类似的概念是“流动镶嵌体”

（shifting mosaic), 强调受到干扰的斑块在空间和时间上的分布式均匀的，并且在总体上是平衡的。一个景观是否平衡决定于两点：

?群落特征和干扰事件之间存在着反馈关系

?当干扰斑块相对于整个景观的面积，占的比重较小时。

4.1.5 景观变化的作用力

1）作用力的种类

人力

比如：采伐、造林、灌溉等

自然力

?物理力（比如：地震、洪水、台风）

?生物力（比如：病害、虫害）

2）不同强度作用力的生态反应

按照作用的强度分为四级：

极度：产生新景观。比如：地震

衡量某一景观变成另一景观的标准：

?某一景观要素成为本底

?几种景观要素所占面积的百分比发生了非常大的变化

?景观内产生了一种新的景观要素类型。

强度：使景观产生新的平衡。景观成分未发生绝对变化，只是相对地位有所改变。比如：耕作

中度：使景观发生很大变化，可产生超过平衡的波动，但是一旦停止干扰仍可使景观恢复到原有的平衡状态。

比如：连续几年干旱，河流干涸，气候正常，恢复原有景观。

弱度：使景观产生围绕中心点的波动。比如：小的森林火灾。

四种强度产生四种结果：波动、恢复、建立新的平衡和景观替代。

4.2 影响景观变化的自然过程

4.2.1 气候

1 ）气候的意义

它影响到有机体的生命过程

气候影响土壤过程

气候控制地形、地貌的形成过程

2 ）气温（年均温、月均温、生长季长度和绝对低温等）

年较差是1月和7月平均温度的差值。它随纬度而加大，陆地一般比同纬度海洋大。

气温的分布用年均温的等温线图表示，一个地区的气温决定于：纬度、陆地-海洋对比和海拔高度

积温：大于一定温度的一定时期的日平均温度的累加之和。

积温的作用：

?研究热量条件的地理分布规律

?研究各种植物对热量要求的差别

?用积温预报作物的发育时期

温暖期：春季0℃到秋季0 ℃之间的时期，其余时期为霜冻期。

大多数树木或冬作物开始和停止生长的时期为5 ℃左右，所以湿度高于5 ℃的时期为生长期。